CAE分析大系:ANSYS CFD疑难问题实例详解
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【案例2】ICEM CFD分块六面体网格划分

针对案例1的几何体,采用Block方式生成六面体网格。由于一些步骤与案例1相同,故在本例的讲解中会简要描述。

Step 1:启动ICEM CFD

启动ICEM CFD,利用菜单【File】>【Change Working Dir…】设置工作路径。

Step 2:读入几何

利用菜单【File】>【Geometry】>【Open Geometry…】,在弹出的文件选择对话框中选择几何文件ex2-1.tin。

提示:

几何读入完毕后,可以进行几何清理。虽然在分块网格生成方式中,几何清理不是特别重要,但是养成读入几何后进行清理的好习惯是十分有必要的。

Step 3:创建Part

鼠标右键单击模型树节点Parts,通过与案例1相同的方式创建Part:Inlet、Outlet、Symmetry1、Symmetry2、Cylinder1及Cylinder2。

提示:

要养成在几何处理完毕后进行边界Part的指定的好习惯。

Step 4:创建初始块

选择Blocking标签页下的Create Block功能按钮45469-00-21-4.jpg。左下角参数面板如图1-26所示。

设置Part为FLUID。

设置Type为3D Bounding Box。

其他参数采用默认设置。单击Apply按钮确认操作。创建完成的Block如图1-27所示。

Step 5:切割块

本案例的几何为类似L形结构,因此在构建Block的过程中构建L形的块。

单击Blocking标签页下的Split Block功能按钮45469-00-21-5.jpg,在参数设置面板中选择Split Block按钮45469-00-21-6.jpg。按图1-28所示位置切割,注意选择Edge及切割位置后单击鼠标中键。

图1-26 左下角参数面板

图1-27 创建完成的Block

图1-28 切割块

Step 6:删除多余的块

选择Blocking标签页下的Delete Block按钮45469-00-22-5.jpg,然后选择图1-29(左)中高亮部分的块,单击鼠标中键确认删除操作,删除后的块如图1-29(右)所示。

图1-29 删除块

Step 7:进行关联操作

选择Blocking标签页下的Associate功能按钮45469-00-22-6.jpg,在左下角参数设置面板中选择Associate Edge to Curve功能按钮45469-00-22-7.jpg。主要关联部分包括以下几部分。

● 关联Edge到半圆上,如图1-30所示。

图1-30 圆弧关联

● 相贯线位置关联

相贯线位置关联如图1-31所示,将3条Edge关联到相贯线上。注意,若相贯线不是一条线,在选择时一定要全部选取,读者可以在选取相贯线前将相贯线合并为一条线。

● 对称面上圆弧的关联

对称面上圆弧关联如图1-32所示。

关联完毕后,单击Snap Project Vertices按钮45469-00-23-7.jpg,对齐后的块如图1-33所示。

图1-31 相贯线位置关联

图1-32 对称面上圆弧的关联

图1-33 对齐后的块

提示:

在3D块关联过程中,并不要求所有的线完全关联,但是要留心没有关联的部分,因为它们可能在后续网格映射过程中出现问题。因此,要尽可能地多关联线,甚至关联面。

Step 8:指定网格尺寸

单击Mesh标签页下的Surface Mesh Setup功能按钮45469-00-23-8.jpg,按住鼠标左键框选图形窗口中的所有几何面,设置Maximum size为4,其他参数保持默认,然后单击Apply按钮确认操作,如图1-34所示。

Step 9:更新块尺寸

单击Blocking标签页下的Pre-Mesh Params功能按钮45469-00-23-9.jpg,选择Recalculate Sizes,选择方法为Update All,单击Apply按钮确认操作,如图1-35所示。

图1-34 设置面尺寸

图1-35 更新块尺寸

Step 10:预览并检查网格

单击模型树节点Pre-Mesh前的选择框,即可在图形窗口中预览生成的网格,如图1-36(a)所示。

单击Blocking标签页下的Pre-Mesh Quality Histograms功能按钮45469-00-24-5.jpg,在左下角的参数设置面板中,选择Criterion为Determinant 3×3×3,其他参数保持默认,单击Apply按钮确认操作,网络质量如图1-36(b)所示。

图1-36 预览网格及网格质量

从网格质量分布图可以判断出,有些地方的网格质量很差,检查网格可以发现这些网格分布在半圆面上,如图1-37所示。要改善这些位置的网格,可以对块进行O型切分。

图1-37 半圆面上的网格

Step 11:O型切分

取消模型树节点Pre-Mesh前的选择项,退出网格预览。

单击Blocking标签页下的Split Block功能按钮45469-00-24-6.jpg,在左下的参数面板中选择OGrid Block按钮45469-00-24-7.jpg,选择所有的Block及图1-38所示的Face进行O型切分。

O型切分后的块如图1-39所示。

图1-38 选择Face

图1-39 O型切分后的块

重复Step 9与Step 10的操作,更新块尺寸、预览网格及检查网格质量。网格质量如图1-40所示。可以看出,O型切分后网格质量提高了很多。

图1-40 网格质量

Step 12:划分边界层网格

通过对Edge指定节点分布律,可以生成边界层网格。

单击Blocking标签页下Pre-Mesh Params功能按钮45469-00-25-5.jpg,在左下角参数设置面板中选择Edge Params45469-00-25-6.jpg按钮,然后选择任一条O型网格斜边,如图1-41所示。

图1-41 节点分布

设置左下角参数设置面板,如图1-42所示。

设置Nodes为16,Mesh law为Exponential1,Spacing 1为0.1,Ratio 1为1.2。勾选选项Copy Parameters,选择Method为To All Parallel Edges,然后单击Apply按钮确认操作。

重新激活模型树节点Pre-Mesh,预览边界位置网格,如图1-43所示。

图1-42 Edge参数设置

图1-43 边界层网格

Step 13:生成网格

预览网格并非生成网格。要生成网格,可通过如下两种方式。

● 菜单【File】>【Mesh】>【Load From Blocking】生成网格。

● 鼠标右键单击模型树节点Pre-Mesh,选择Convert to Unstruct Mesh生成网格。

提示:

在生成网格之前,通常需要保存工程文件。要养成随时保存文件的好习惯。

Step 14:输出网格

单击Output Mesh标签页下的Select Solver功能按钮45469-00-26-2.jpg,在左下角的参数设置面板中选择Output Solver为ANSYS FLUENT,单击Apply按钮确认操作。

单击Output Mesh标签页下的Write Input功能按钮45469-00-26-3.jpg,会连续弹出一系列对话框,通常都选择OK,只在最后一个对话框中,设置输出的文件信息,然后单击Done按钮输出网格,如图1-44所示。

图1-44 网格输出对话框