WorkBench ICEM CFD 网格划分入门.doc

WorkBench ICEM CFD 网格划分入门AnsysWB里集成了一个非常重要的工具：ICEM CFD。它是一个建模、划分网格的集成工具，功能非常强大。我也只是蜻蜓点水的用了几次，感觉确实非常棒，以前遇到复杂的模型，用过几个划分网格的工具。但这是我觉得最方便和最具效率的。网格划分很大程度上影响着后续的仿真分析相信各位都有所体会。而ICEM CFD特别长于划分六面体网格，相信无论是结构或流体（当然铁别是流体），都会得益于它的威力。ICEM CFD建模的能力不敢恭维，但划分网格确实有其独到之处。教程开始前，作一个简单的原理介绍，方面没有使用过ICEM CFD的朋友理解主要的任务：如下图：1：白色的物体是我们需要划分网格的，但是它非常不规则。2：这时候你一定想：怎么这个不规则呢，要是它是一个方方正正的形状多好（例如红色的那个形状）01于是有了这样一种思想：1：对于异型，我们用一种规则形状去描述它。2：或者说：如果目标形状非常复杂，我们就用很多规则的，简单的形状单元合成在一起，去描述它。之后，将网格划分的设置，做到规则形状上。最后，这些规则，通过最初的“描述”关系，自动的“映射”到原先的复杂形状上问题就得到了解决！ICEM CFD正是使用了这种思想。如下是一个三通管，在ProE里做得02在ProE里面直接启动WB进入WB后，选择如下图：03如下：1：代表工作空间里的实体2：代表某实体的子实体，可以控制它们的开关状态3：控制显示的地方04下面需要创建一个Body实体这个实体代表了真实的物体。这个真实的物体的外形由我们导入的外形来定义。我们导入的外形并不是真实的实体。这个概念要清楚。但是今后基本上不会对这个真实的实体作什么操作。这种处理方式主要是为工作空间内有多个物体的时候准备的。051：点击“创建Body”2、3：点选这两个点4：于是创建出一个叫“Body”的实体操作中，左键选择，中键确认，右键完成并退出类似的操作方法很多地方用到，要多练习，今后就不特别说明了06下面需要创建我们最需要的东西：那个“规则的形状”ICEM CFD里，这个实体叫 Block可以如下方式创建之：07注意到我们现在多了一个黑框，怎么样，够规则吧？呵呵，开个玩笑。还必须对这个黑框进行必要的“裁剪”之后才能用来“描述”我们的目标实体0809修剪Block实体的第一步是一个益智的工作：我们不妨简单绘制一下策略：因为我们的实际物体像一个变形的“T”形，因此，不妨就用“T”来变形。最后要保留的部分用圆圈表示，不要得部分用“X”。如下图：10如图：1：选择“Split”工具2：使用默认的第一个方法3：选择“选线”按钮4：在Block的黑线上选择，并“切”出一条黑线。5、6、7、8、9：以此类推。11最后的结果应该类似下图121：选择“Delete Block”2：选择“选择Block”按钮3：删除不需要的部分。13得到类似的图形：14开始调节点的位置：1：选择“Move 顶点”2：选择默认方法3：选择“多选”补充一个，我们一直使用Y向视图！5：将Y固定掉4：选择“选择点工具”6：之后调节Block的顶点，到类似下图的位置15注意到在每个Pip的弯处，Block与Pip不能很好的贴合，这是因为我们的Block还是粗糙。因此，需要继续“Split”现有的Block，并继续调节Block的顶点。方法就是重复上面的步骤，这里就不罗嗦了。细分和调节后的图形类似下图，当然追求完美的朋友还可以继续细分不过需要把握一个度的问题，因为细分得太多，也就失去“用简单描述复杂”这个出发点了。16下面要做的是从Block到Pip的“对应关系指定”工作。尽管现有已经有了描述Pip的Block，但一些细节的地方，需要手工指定它们的对应关系，在复杂模型中尤为如此。因为尽管软件有很大程度的智能，但它毕竟无法完全的自动的分析出我们需要的对应关系来。关于指定“对应关系”的练习，最好请朋友们按照ICEM CFD 自带的教程来做几次。特别是调节Block的顶点技巧，和今后流体计算的网格质量有很大关系，不熟悉的朋友需要补补课了。如下图：我们需要将Block上的这四个边同Pip三通处的连接部分“绑定”在一起。相当于告诉软件：“今后这四条边就代表了这两条圆弧哦！”17方法如下：1：选择“Associate”2：选择“Edge to Curve”Edge是Block上的，Curve是Pip上的3：选择Edges注意这时必须要多选。4：再选择“Curve”这时候也要多选5：中键确认后，注意到已经制定了对应关系的边变成绿色。18下一步就可以使用自动指定的功能了：1：选择“Associate”2：选择自动捕捉3：确定4：注意到现在Block已经“完美”的包裹住Pip19另外，要将三个管口的Block的Edge和Pip的Curve“指定”对应关系，方法就和上面指定连接处的时候一样。请大家自行操作了。20之后，就可以设定Mesh的参数了。1：打开实体参数设定窗口2：MaxSize设置为5方向对了以后今后可以调节到更小。3：HeightRetio设置为0.64：确认21激活刚才的设置，为Pre-Mesh做准备1：选择“Pre-Mesh 参数”2：默认更新所有设置3：确认22预览Mesh：1：设置为实体状态2：显示设置的推荐选项，朋友们可以自行调节3：结果应该和右图类似23关心一下Mesh质量：1：打开Mesh质量检查2：选择“Angle”有很多种评价网格质量的方法，我比较喜欢这个3：右键点选不理想的部分4：选择“Show”5：这些单元格是目前的设置情况下，不太理想的地方24有很多种方法改善单元格的质量比如我在Bolock上，相应的地方添加了一条线，调节的位置后，从新使用一次“自动包裹”方法同前面的讲述再次更新Pre-Mesh参数后，检察质量，刚才的不良已经消除。25重要提示：1：在制作Block的时候，Block顶点的位置，Bolock细分的效果，都可以在这样的循环操作中得到直观的结果。2：划分网格，我个人觉得无外乎两步：一个清晰的思路，和不断的优化。前者需要见多识广，后者需要耐心仔细。如果是做结构分析，在这一步可以打住了，直接生成最终的单元格文件即可；但做流体的朋友还需要继续：做流体的边界层。1：创见O型格也是一种Split2：选择创建O型格3：选择所有的格体4：选择出、入口（不需要O型结构的面）26观察其中一个口:1:绿色的线是原先Block的Edge(因为我们原先制定了它和Pip上物理开口的对应关系所以变成了绿色)2:小一点的黑色线,代表了今后的O型格体!ICEM CFD创建O型格的工作仍是在Block上开展的。27在O型格上设置边界层的参数1：打开参数设置2：设置“线参数”3：选择一条连接O型和边缘的联线4：今后边界层为六层，因此格点为75：靠近外缘的厚度暂定为0.2今后可以调整6：选择“复制参数”的功能7：将这个设置复制到所有类似的线上其中MeshLaw设置很有意思，同今后的求解器，液体属性等均有关系。有兴趣的朋友自己去研究了。我选择的是“Exponential1”28注意到此时O型到边缘的距离，就是我们刚刚设置了曾数等信息的那条黑线，还比较长因此，做如下修改：1：选择修改Block1.5：选择修改边长2：选择需要修改的边3：输入距离（注意“绝对距离”和“相对距离”的差别）29可以从新勾选“Pre-Mesh”注意到现在已经有O型结构了。30后续的工作中： 1：可以在“Pre-Mesh”上右键，选择“转换为非结构化网格”2：可以使用菜单项，输入需要后续分析的软件的对应格式。3132结论：1：Ansys 的WB，对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参数化的问题，我也不知道是否能实现。但我想第一，ICEM CFD是非常棒的Mesh工具，主要还是用在复杂模型的Mesh上，并且侧重于Mesh本身。举例说，我用Maya制作的复杂模型，也可以在ICEM CFD中进行网格划分，并且生成的BLOCK文件可以被单独的保存下来，今后如果修改不大，则直接调用BLOCK文件，重复利用之即可（当然一般要做一些小的修改）。第二：今天或许不能实现某些我们希望的功能，并非明天不行。我想来论坛的朋友更多的是抱着学习的目的，所以请暂时把软件的瑕疵放一放，而不断地，毫无偏见地去提高自己第三：从Ansys近两年的发展看，我相信我们期望的那些宜用功能，肯定会被完善。比如就我知道的：Ansys正在考虑将Ansoft，Fluent等才收购的重量级软件也集成到WB中来。因此，我倡议大家，在“理想状态”到来前，不断地学习学习再学习，从而争取领先一步，步步领先！2：回顾我所发的几个教程，其实很大程度上是想为朋友们抛砖引玉，引导不熟悉仿真软件的朋友了解这个领域毕竟我们在这方面也太落后了，很多