结构化计算网格通过精细离散化高温熔炉的内部空间来促进模拟，为数值解创建精确的空间参考。通过应用特定的坐标系——圆柱坐标系用于轴对称截面，矩形坐标系用于对流管束——这些网格使计算网格与物理几何形状对齐。这种对齐能够精确捕捉复杂的流体流动细节和热交换条件，尤其是在靠近内壁处。
结构化网格的核心价值在于它们能够将数学模型与熔炉的物理形状相匹配，确保关键的边界层物理现象得到精确解析，而不是近似处理。
离散化在熔炉模拟中的作用
建立空间参考
为了模拟高温熔炉，必须将内部空间的连续体积分解成小的、独立的单元。这个过程称为精细离散化，它创建了熔炉内部的结构化地图。
定义数值解的边界
结构化网格为数值计算提供了基础框架。它们精确定义了熔炉边界的位置，使软件能够相对于壁面在特定点求解物理方程。
根据几何形状定制坐标系
处理轴对称截面
高温熔炉通常包含燃烧室，这些燃烧室是圆柱形或旋转对称的。结构化网格有助于将圆柱坐标系应用于这些特定截面。这确保了网格线遵循燃烧室的自然曲率，避免了非对齐网格中常见的“阶梯状”近似误差。
处理对流管束
与燃烧室不同，对流段通常包含成组排列的管束。在这里，结构化网格策略转向矩形坐标系。这种对齐方式匹配了管子的线性排列，简化了它们之间流动路径的计算。
捕捉物理现象
解析流体流动细节
将网格与几何形状对齐的主要优点是提高了流体动力学的解析度。通过遵循熔炉的轮廓，网格能够更真实地模拟气体在燃烧区和对流区中的流动。
优化热交换精度
精确的热模拟在很大程度上依赖于对边界壁面处发生的现象的解析。结构化网格能够精确模拟内壁附近的热交换条件，这些区域的温度梯度通常最陡峭、最关键。
理解权衡
分段的必要性
所述方法依赖于分段策略，而不是“一刀切”的网格。您不能将单一坐标系应用于整个熔炉。
网格过渡挑战
由于您将圆柱坐标系应用于一个部分，将矩形坐标系应用于另一个部分，因此模拟需要仔细管理这些区域之间的接口。燃烧室网格与对流段网格之间的过渡必须精确处理，以保持数值连续性。
为您的模拟做出正确的选择
为了最大限度地提高高温熔炉模型的准确性，您必须将网格策略与您正在分析的特定组件相匹配。
- 如果您的主要关注点是燃烧室：优先使用圆柱坐标系，以准确捕捉燃烧区固有的轴对称流动和传热。
- 如果您的主要关注点是对流段：使用矩形坐标系，以最好地表示管束的几何形状和废气的线性流动。
通过根据特定熔炉部分调整坐标系，您可以确保模拟数据反映边界条件的物理现实。
摘要表：
| 熔炉部分 | 推荐坐标系 | 主要模拟目标 |
|---|---|---|
| 燃烧室 | 圆柱坐标 | 捕捉轴对称流动和燃烧区传热 |
| 对流段 | 矩形坐标 | 模拟管束几何形状和线性废气流动 |
| 边界层 | 对齐网格 | 解析陡峭的温度梯度和流体动力学 |
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