叶片网格研究进展（一） 叶片网格生成的新方法：可变拓扑拉伸网格生成 原创

为涡轮/压气机叶片生成高质量的六面体主导网格非常困难，原因有三。首先，沿弦长方向截面厚度不均匀：前缘呈圆弧状，弦线方向中部较厚，后缘逐渐变细至近乎尖锐的叶尖，因此，单一的厚度方向单元计数要么会浪费薄区域的分辨率，要么会在后缘附近产生高度扭曲、展弦比高的单元。第二，沿展向（高度）方向截面厚度也不均匀：靠近根部较厚，向叶尖逐渐变薄。第三，根部区域的拓扑结构复杂：叶型截面必须过渡到复杂的叶片根部。

传统的extrude网格生成方法是保持拓扑结构的（conserving-topology- CT）：每个截面必须具有相同的二维网格拓扑结构，只有节点的几何坐标沿叶片高度变化。 CT extrude无法同时解决上面提到的第二和第三个问题：单一的固定拓扑结构无法同时适用于较厚的叶型截面和较薄的叶型截面，也无法将叶型截面与叶根连接起来。 我们通过开发可变拓扑（Varying topology VT）extrude方法消除这一限制。在VT extrude中，相邻层可以具有不同的横截面拓扑结构，通过二维单元collapse或expansion连接两个相邻截面。

上图显示了（1）沿弦线方向网格数量的变化（2）沿高度方向从k-1截面到k截面网格的变化。因为中部网格数目从4个subdivision变成了6个subdivision，所以二维网格的topology发生了变化。中部连接k-1 和 k 截面的单元，是4个hexahedra和两个prism。这样，叶片从顶部（shroud）到根部（hub）就可以逐步形成厚薄变化和subdivision变化的合理网格，而且叶片表面都是四边形（quad）的高质量网格。

2026-09-12 by sfem