ICEM_CFD_網(wǎng)格劃分入門(mén)

1、WorkBench ICEM CFD 網(wǎng)格劃分入門(mén)111AnsysWB里集成了一個(gè)非常重要的工具：ICEM CFD。它是一個(gè)建模、劃分網(wǎng)格的集成工具，功能非常強(qiáng)大。我也只是蜻蜓點(diǎn)水的用了幾次，感覺(jué)確實(shí)非常棒，以前遇到復(fù)雜的模型，用過(guò)幾個(gè)劃分網(wǎng)格的工具。但這是我覺(jué)得最方便和最具效率的。網(wǎng)格劃分很大程度上影響著后續(xù)的仿真分析相信各位都有所體會(huì)。而ICEM CFD特別長(zhǎng)于劃分六面體網(wǎng)格，相信無(wú)論是結(jié)構(gòu)或流體（當(dāng)然鐵別是流體），都會(huì)得益于它的威力。ICEM CFD建模的能力不敢恭維，但劃分網(wǎng)格確實(shí)有其獨(dú)到之處。教程開(kāi)始前，作一個(gè)簡(jiǎn)單的原理介紹，方面沒(méi)有使用過(guò)ICEM CFD的朋友理解主要的任務(wù)：111

2、如下圖：1：白色的物體是我們需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的，但是它非常不規(guī)則。2：這時(shí)候你一定想：怎么這個(gè)不規(guī)則呢，要是它是一個(gè)方方正正的形狀多好（例如紅色的那個(gè)形狀）01111于是有了這樣一種思想：1：對(duì)于異型，我們用一種規(guī)則形狀去描述它。2：或者說(shuō)：如果目標(biāo)形狀非常復(fù)雜，我們就用很多規(guī)則的，簡(jiǎn)單的形狀單元合成在一起，去描述它。之后，將網(wǎng)格劃分的設(shè)置，做到規(guī)則形狀上。最后，這些規(guī)則，通過(guò)最初的“描述”關(guān)系，自動(dòng)的“映射”到原先的復(fù)雜形狀上問(wèn)題就得到了解決！ICEM CFD正是使用了這種思想。如下是一個(gè)三通管，在ProE里做得02在ProE里面直接啟動(dòng)WB進(jìn)入WB后，選擇如下圖：03111如下：1：代表工作空

3、間里的實(shí)體2：代表某實(shí)體的子實(shí)體，可以控制它們的開(kāi)關(guān)狀態(tài)3：控制顯示的地方04下面需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Body實(shí)體這個(gè)實(shí)體代表了真實(shí)的物體。這個(gè)真實(shí)的物體的外形由我們導(dǎo)入的外形來(lái)定義。我們導(dǎo)入的外形并不是真實(shí)的實(shí)體。這個(gè)概念要清楚。但是今后基本上不會(huì)對(duì)這個(gè)真實(shí)的實(shí)體作什么操作。這種處理方式主要是為工作空間內(nèi)有多個(gè)物體的時(shí)候準(zhǔn)備的。051：點(diǎn)擊“創(chuàng)建Body”2、3：點(diǎn)選這兩個(gè)點(diǎn)4：于是創(chuàng)建出一個(gè)叫“Body”的實(shí)體操作中，左鍵選擇，中鍵確認(rèn)，右鍵完成并退出類(lèi)似的操作方法很多地方用到，要多練習(xí)，今后就不特別說(shuō)明了06下面需要?jiǎng)?chuàng)建我們最需要的東西：那個(gè)“規(guī)則的形狀”ICEM CFD里，這個(gè)實(shí)體叫 Bloc

4、k可以如下方式創(chuàng)建之：07注意到我們現(xiàn)在多了一個(gè)黑框，怎么樣，夠規(guī)則吧？呵呵，開(kāi)個(gè)玩笑。還必須對(duì)這個(gè)黑框進(jìn)行必要的“裁剪”之后才能用來(lái)“描述”我們的目標(biāo)實(shí)體0809修剪Block實(shí)體的第一步是一個(gè)益智的工作：我們不妨簡(jiǎn)單繪制一下策略：因?yàn)槲覀兊膶?shí)際物體像一個(gè)變形的“T”形，因此，不妨就用“T”來(lái)變形。最后要保留的部分用圓圈表示，不要得部分用“X”。如下圖：10如圖：1：選擇“Split”工具2：使用默認(rèn)的第一個(gè)方法3：選擇“選線”按鈕4：在Block的黑線上選擇，并“切”出一條黑線。5、6、7、8、9：以此類(lèi)推。11最后的結(jié)果應(yīng)該類(lèi)似下圖121：選擇“Delete Block”2：選擇“選擇B

5、lock”按鈕3：刪除不需要的部分。13得到類(lèi)似的圖形：14開(kāi)始調(diào)節(jié)點(diǎn)的位置：1：選擇“Move 頂點(diǎn)”2：選擇默認(rèn)方法3：選擇“多選”補(bǔ)充一個(gè)，我們一直使用Y向視圖！5：將Y固定掉4：選擇“選擇點(diǎn)工具”6：之后調(diào)節(jié)Block的頂點(diǎn)，到類(lèi)似下圖的位置15注意到在每個(gè)Pip的彎處，Block與Pip不能很好的貼合，這是因?yàn)槲覀兊腂lock還是粗糙。因此，需要繼續(xù)“Split”現(xiàn)有的Block，并繼續(xù)調(diào)節(jié)Block的頂點(diǎn)。方法就是重復(fù)上面的步驟，這里就不羅嗦了。細(xì)分和調(diào)節(jié)后的圖形類(lèi)似下圖，當(dāng)然追求完美的朋友還可以繼續(xù)細(xì)分不過(guò)需要把握一個(gè)度的問(wèn)題，因?yàn)榧?xì)分得太多，也就失去“用簡(jiǎn)單描述復(fù)雜”這個(gè)出發(fā)點(diǎn)

6、了。16下面要做的是從Block到Pip的“對(duì)應(yīng)關(guān)系指定”工作。盡管現(xiàn)有已經(jīng)有了描述Pip的Block，但一些細(xì)節(jié)的地方，需要手工指定它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在復(fù)雜模型中尤為如此。因?yàn)楸M管軟件有很大程度的智能，但它畢竟無(wú)法完全的自動(dòng)的分析出我們需要的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)。關(guān)于指定“對(duì)應(yīng)關(guān)系”的練習(xí)，最好請(qǐng)朋友們按照ICEM CFD 自帶的教程來(lái)做幾次。特別是調(diào)節(jié)Block的頂點(diǎn)技巧，和今后流體計(jì)算的網(wǎng)格質(zhì)量有很大關(guān)系，不熟悉的朋友需要補(bǔ)補(bǔ)課了。如下圖：我們需要將Block上的這四個(gè)邊同Pip三通處的連接部分“綁定”在一起。相當(dāng)于告訴軟件：“今后這四條邊就代表了這兩條圓弧哦！”17方法如下：1：選擇“Associ

7、ate”2：選擇“Edge to Curve”Edge是Block上的，Curve是Pip上的3：選擇Edges注意這時(shí)必須要多選。4：再選擇“Curve”這時(shí)候也要多選5：中鍵確認(rèn)后，注意到已經(jīng)制定了對(duì)應(yīng)關(guān)系的邊變成綠色。18下一步就可以使用自動(dòng)指定的功能了：1：選擇“Associate”2：選擇自動(dòng)捕捉3：確定4：注意到現(xiàn)在Block已經(jīng)“完美”的包裹住Pip19另外，要將三個(gè)管口的Block的Edge和Pip的Curve“指定”對(duì)應(yīng)關(guān)系，方法就和上面指定連接處的時(shí)候一樣。請(qǐng)大家自行操作了。20之后，就可以設(shè)定Mesh的參數(shù)了。1：打開(kāi)實(shí)體參數(shù)設(shè)定窗口2：MaxSize設(shè)置為5方向?qū)α艘院?/p>

8、今后可以調(diào)節(jié)到更小。3：HeightRetio設(shè)置為0.64：確認(rèn)21激活剛才的設(shè)置，為Pre-Mesh做準(zhǔn)備1：選擇“Pre-Mesh 參數(shù)”2：默認(rèn)更新所有設(shè)置3：確認(rèn)22預(yù)覽Mesh：1：設(shè)置為實(shí)體狀態(tài)2：顯示設(shè)置的推薦選項(xiàng)，朋友們可以自行調(diào)節(jié)3：結(jié)果應(yīng)該和右圖類(lèi)似23關(guān)心一下Mesh質(zhì)量：1：打開(kāi)Mesh質(zhì)量檢查2：選擇“Angle”有很多種評(píng)價(jià)網(wǎng)格質(zhì)量的方法，我比較喜歡這個(gè)3：右鍵點(diǎn)選不理想的部分4：選擇“Show”5：這些單元格是目前的設(shè)置情況下，不太理想的地方24有很多種方法改善單元格的質(zhì)量比如我在Bolock上，相應(yīng)的地方添加了一條線，調(diào)節(jié)的位置后，從新使用一次“自動(dòng)包裹”方法

9、同前面的講述再次更新Pre-Mesh參數(shù)后，檢察質(zhì)量，剛才的不良已經(jīng)消除。25重要提示：1：在制作Block的時(shí)候，Block頂點(diǎn)的位置，Bolock細(xì)分的效果，都可以在這樣的循環(huán)操作中得到直觀的結(jié)果。2：劃分網(wǎng)格，我個(gè)人覺(jué)得無(wú)外乎兩步：一個(gè)清晰的思路，和不斷的優(yōu)化。前者需要見(jiàn)多識(shí)廣，后者需要耐心仔細(xì)。如果是做結(jié)構(gòu)分析，在這一步可以打住了，直接生成最終的單元格文件即可；但做流體的朋友還需要繼續(xù)：做流體的邊界層。1：創(chuàng)見(jiàn)O型格也是一種Split2：選擇創(chuàng)建O型格3：選擇所有的格體4：選擇出、入口（不需要O型結(jié)構(gòu)的面）26觀察其中一個(gè)口:1:綠色的線是原先Block的Edge(因?yàn)槲覀冊(cè)戎贫怂?/p>

10、和Pip上物理開(kāi)口的對(duì)應(yīng)關(guān)系所以變成了綠色)2:小一點(diǎn)的黑色線,代表了今后的O型格體!ICEM CFD創(chuàng)建O型格的工作仍是在Block上開(kāi)展的。27在O型格上設(shè)置邊界層的參數(shù)1：打開(kāi)參數(shù)設(shè)置2：設(shè)置“線參數(shù)”3：選擇一條連接O型和邊緣的聯(lián)線4：今后邊界層為六層，因此格點(diǎn)為75：靠近外緣的厚度暫定為0.2今后可以調(diào)整6：選擇“復(fù)制參數(shù)”的功能7：將這個(gè)設(shè)置復(fù)制到所有類(lèi)似的線上其中MeshLaw設(shè)置很有意思，同今后的求解器，液體屬性等均有關(guān)系。有興趣的朋友自己去研究了。我選擇的是“Exponential1”28注意到此時(shí)O型到邊緣的距離，就是我們剛剛設(shè)置了曾數(shù)等信息的那條黑線，還比較長(zhǎng)因此，做如下

11、修改：1：選擇修改Block1.5：選擇修改邊長(zhǎng)2：選擇需要修改的邊3：輸入距離（注意“絕對(duì)距離”和“相對(duì)距離”的差別）29可以從新勾選“Pre-Mesh”注意到現(xiàn)在已經(jīng)有O型結(jié)構(gòu)了。30后續(xù)的工作中： 1：可以在“Pre-Mesh”上右鍵，選擇“轉(zhuǎn)換為非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格”2：可以使用菜單項(xiàng)，輸入需要后續(xù)分析的軟件的對(duì)應(yīng)格式。3132結(jié)論：1：Ansys 的WB，對(duì)ICEM CFD的集成目前（至少我使用的版本），并不完美。譬如ZCCBEST朋友提出的如何保持參數(shù)化的問(wèn)題，我也不知道是否能實(shí)現(xiàn)。但我想第一，ICEM CFD是非常棒的Mesh工具，主要還是用在復(fù)雜模型的Mesh上，并且側(cè)重于Mesh本身

12、。舉例說(shuō)，我用Maya制作的復(fù)雜模型，也可以在ICEM CFD中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并且生成的BLOCK文件可以被單獨(dú)的保存下來(lái)，今后如果修改不大，則直接調(diào)用BLOCK文件，重復(fù)利用之即可（當(dāng)然一般要做一些小的修改）。第二：今天或許不能實(shí)現(xiàn)某些我們希望的功能，并非明天不行。我想來(lái)論壇的朋友更多的是抱著學(xué)習(xí)的目的，所以請(qǐng)暫時(shí)把軟件的瑕疵放一放，而不斷地，毫無(wú)偏見(jiàn)地去提高自己第三：從Ansys近兩年的發(fā)展看，我相信我們期望的那些宜用功能，肯定會(huì)被完善。比如就我知道的：Ansys正在考慮將Ansoft，F(xiàn)luent等才收購(gòu)的重量級(jí)軟件也集成到WB中來(lái)。因此，我倡議大家，在“理想狀態(tài)”到來(lái)前，不斷地學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)再學(xué)習(xí)，從而爭(zhēng)取領(lǐng)先一步，步步領(lǐng)先！2：回顧我所發(fā)的幾個(gè)教程，其實(shí)很大程度上是想為朋友們拋磚引玉，引導(dǎo)不熟悉仿真軟件的朋友了解這個(gè)領(lǐng)域畢竟我們?cè)谶@方面也太落后了，很多