胡扯｜这些年耍过的网格工具

最近有道友在后台留言问如何选择网格软件以及当前各主流网格生成软件的优缺点等相关问题。这个问题似乎不太容易回答，而且公众号后台也不适合回复大段的问题，因此不如干脆水一篇文章专门聊聊这些年我所接触过的网格软件，以及个人的使用体会。

注意这里不对软件进行比较，只是个人使用感受而已，当然感受会因为个人使用的熟练与否会有很大偏差。

最先接触的网格生成软件是CFX-Build，是集成在CFX5.6软件内部的，现在已经找不到了。这软件实质上是在Patran的基础上改造的，具有一定的几何建模功能（几何建模基本规则：点→ 线 → 面  → 体），也支持从外部导入中间格式（如igs、stp等）几何文件。几何清理基于实体，处理能力比较弱，不过那时候也没碰到特别恶心复杂的几何模型，没啥感觉。网格输出以四面体为主，支持自动六面体网格输出，不过能力也不算太强。生成全六面体网格需要拆解几何。软件支持脚本文件，因此容易实现参数化处理（修改脚本文件），输出文件格式为gtm，当时是CFX的输入网格格式，不过后来CFX被ANSYS收购后从CFX5.7版后网格格式变成了cfx5，这玩意儿就没法用了。既然这软件现在找不着了，这里就不多讲了。

第二款接触的网格软件是GAMBIT。仅仅只是练了下手，谈不上深度使用。不过这软件上手较为容易，网格生成思路也简单，具备一定的几何建模功能与几何导入功能，不过都不算强。能输出四面体和六面体网格，不过生成全六面体网格需要手工拆解几何。GAMBIT当年是Fluent御用的前处理软件，当Fluent被ANSYS收购后，Gambit基本就无用武之地了，因为ANSYS有网格生成软件ICEM CFD与Mesh，然后GAMBIT就慢慢淡出人们的视野了，其最后一个版本为2.4.6版。GAMBIT功能不算太弱，不过其十年没有更新，今天似乎也不应该将其提到台面上与其他持续更新的网格生成软件摆在一起。我最不爽GAMBIT的地方其实是它的界面，这货安装的时候需要利用exceed虚拟UNIX界面，恶心到吐。另外一个问题是GAMBIT在生成大量网格的时候实在太慢，而且死机和崩溃的概率极大。这软件也已经成为历史，不提也罢。

第三款使用较多的是ICEM CFD。这软件是我学生时代的主打网格生成软件。ICEM CFD并不是ANSYS嫡系，而且似乎也很久没有更新了，虽然现在ANSYS最新版本中依然有ICEM CFD，不过查看其更新文档可以看到，已经连着很多个版本没有进行大的功能更新了。ICEM CFD的特长是依靠虚拟拓扑生成六面体网格，也能采用常规的非结构网格算法输出四面体与六面体网格。软件支持几何建模与外部几何导入，基于面编辑的方式使其具备极强的几何清理功能。不过个人感觉ICEM CFD生成非结构网格时效率较低，且最终生成的网格数量较多。目前ICEM CFD支持生成除多面体网格外的其他所有类型的计算网格。一直都没搞明白ANSYS为何不给ICEM CFD添加多面体转换功能。这软件用了差不多三四年的样子，不过现在我用得极少，基本上没怎么使用了，偶尔用它划分给2D几何生成四边形网格，简单的三维模型想要做六面体网格的时候也会考虑用它。

后面用了很长时间的ANSYS Mesh。主要是因为做了一段时间的结构仿真。据说这个模块吸收了Gambit、ICEM CFD的网格生成算法，不过没有厂家说话做不得数。这不是一个完善的网格生成工具，通常一个完善的网格生成工具应该包含三部分功能：网格生成前的几何处理、网格控制与网格生成、网格质量控制与网格编辑。这个模块缺少了第一个部分，几何处理需要在其他模块（如SCDM、DM等）中进行，网格编辑功能在之前的版本中没有，从2019版本才开始简单引入，功能极其弱鸡。缺少前后两个模块导致应付复杂模型时非常的不灵活，需要不断地在几何 模块与网格模块之间转换，最不能忍受的是在workbench平台下模块切换过程跟难产一样，慢的要死。通常情况下是凭借个人经验在几何模块中将该处理的几何都处理利索了再导入网格模块。不过个人感觉，Mesh模块可能会被SCDM模块给吃掉。就目前的情况看，SCDM模块再尝试吃掉ICEM CFD，不久将来吃掉Mesh模块也应该不是难事。Mesh模块不是专为ANSYS CFD服务的，因此该模块短时间内不会消失。就网格生成功能来讲，应该算是比较全面的网格工具。

Fluent Meshing目前是Fluent软件的主要网格工具，厂家已经将其与传统的Fluent合并到了一起，使网格生成到问题求解之间的衔接更加紧密。此软件没有几何创建功能，但能识别并导入绝大多数的几何格式文件，几何处理基于面操作，具备非常强的几何清理功能。Fluent Meshing的前身是Fluent公司的TGrid，被ANSYS收购并雪藏了十年，后来作为单独的TGrid模块出现在ANSYS套件中，最近版本中才将其集成到Fluent中并对其操作界面进行了彻底改造，同时开发了两种网格生成流程以方便用户使用。TGrid在卖给ANSYS之前，一直作为Fluent公司的高级网格生成器，其在体网格生成方面独具特色，个人感觉在非结构体网格生成效率方面的确做得不错。

STAR CCM+的几何清理与网格生成功能也都还不错，不过和ANSYS系列网格生成软件一样，都具有强烈的求解器依赖性。STAR CCM+可以将生成的体网格以中间格式的形式导出（如Ensight、tecplot、CNGS等）。STAR CCM+使用操作都比较简单，网格划分思路比较清晰，使用STAR CCM+作为求解器的话一般直接使用其中的网格生成功能即可。

我也尝试和使用过不少通用网格生成工具。

Trelis是一个专用的网格生成工具，可以生成流体网格和结构有限元计算网格。这软件操作界面酷似Gambit，操作过程也与gambit类似，怀旧党不妨一试。这软件前身是CUBIT，几何操作基于体积特征，几何清理功能比较弱，具备一定的几何建模功能（与Gambit的建模思路一致）和较为完善的几何导入功能。Trelis的命令操作功能比较强大，不过我用不习惯，浅尝了一下就扔一边了。

Pointwise是一款专用的流体网格生成器，我曾经用过较长的时间。此软件具备极简陋的几何建模功能和完善的几何导入功能，正常情况下都是导入外部几何，内置的几何建模功能主要用于构建辅助几何。Pointwise可以生成结构六面体网格和常规的非结构网格，但目前仍不支持生成多面体网格与笛卡尔网格。此软件的结构网格生成功能比较有特色，其不同于ICEM CFD的虚拟拓扑块，但也不同于gambit、ansys mesh之类六面体网格生成时的几何体分割，其采用的是基于网格分割的思路。其搞出了个TRex方法用于边界层网格处理，比较有特色。不过我还忍受不了其操作习惯，后来就扔一边很长时间不问津了。

Hypermesh和ANSA在面网格处理方面极其强大，具备良好的几何导入和网格输出接口。几何操作均基于几何面，几何清理方面都极为强大。我主要使用的是ANSA，因为实在受不了Hypermesh的层叠菜单结构（点一个按钮出来一堆按钮，再点一个按钮又出来一堆按钮），也记不住那一堆快捷键。ANSA的操作相对比较简单，划分与编辑面网格都非常快捷，一般复杂的模型我基本上都在ANSA中进行处理，生成面网格后导入到Fluent Meshing中生成体网格。

事实上并没有什么最好的网格工具，只有自己用着顺手的才是最好的。有道友留言说别人和他说ANSYS Mesh是初级网格工具，这种说法我不太认同，画个网格罢了，还要分个三六九等，实在是没有多大必要。