ICEM-CFD培训19(E1-六面体网格划分V11)

1、ANSYS v11.0ICEM CFD/AI*Environment V11六面体网格划分六面体网格划分ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-2什么是块划分什么是块划分?六面体网格通过分块产生六面体网格通过分块产生 块可以沿着几何切分成贴体形状 每个块很容易生成纯迪卡尔网格 可以实现块沿着曲线的扫略，沿某面可为非结构 块体的面和线会映射到实体上 块独立保存，可以加载到不同的实体上几何块划分没有投影的网格投影后的网格ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-3块

2、划分方法块划分方法 自顶向下自顶向下/自底向上自底向上O-grid不依赖几何形状创建块（不依赖几何形状创建块（block）结构）结构 “自顶向下” 拓扑创建 用户将是雕塑家而不是砖瓦匠 一步创建高级拓扑结构(O-grid) “自底向上” 拓扑创建 创建块过程将是像砖瓦匠一样逐层创建 创建块 拉伸面 复制拓扑可以联合使用自顶向下可以联合使用自顶向下/ 由底向上网格拓扑创建技术由底向上网格拓扑创建技术ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-4六面体划分几何修复六面体划分几何修复GeometryBlocking可以使用与划分四面体网

3、格相同的几何模型可以使用与划分四面体网格相同的几何模型(tetin) 不需要几何体结构完全封闭 块结构投影到几何体 曲面 自动的 曲线和点 手工 材料点、顶点,和曲线不是必须的但非常有用 使用 Build Topology 快速建立曲线和点关联 Face to Surface 到虚的family或插值 Interpolation ，结果可等价于确实存在几何体生成的网格ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-5几何几何/块块 命名命名点线Material point/body曲面Block顶点边面Geometry 几何几何 Po

4、int 点 Curve 曲线 Surface 曲面 Volume 体(material point, body)注意: “curve” 指线, 圆弧, 及样条曲线Blocking Vertex 顶点 Edge 边 Face 面 Block 块ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-6块划分块划分 全部过程全部过程构建能够捕捉几何的块结构构建能够捕捉几何的块结构 自顶向下 分割及舍弃无用的块 自底向上 通过拉伸、创建、复制创建块在块和几何之间建立关联在块和几何之间建立关联 通常为边与曲线之间建立关联在几何体上移动块顶点在几何体上

5、移动块顶点 自动和手动方法指定网格尺寸指定网格尺寸 通过设置曲面和曲线网格尺寸可快速设定 设置边尺寸分布可细化调整观察网格并检查观察网格并检查/提高质量提高质量输出网格输出网格ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-7块划分过程块划分过程 初始化网格初始化网格 3D or 2D 平面平面创建一个新的块结构创建一个新的块结构, 你必须首先生成一个初始块你必须首先生成一个初始块 3D 3D 创建的块环绕在几何体周围 2D 2D Planar 在z0的xy平面内环绕2D几何实体创建2D块，即使几何体不是2D形式 并不一定需要2D面A

6、NSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-8块划分过程块划分过程 初始化网格初始化网格 2D 平面平面2维块划分几何非结构化块初始化初始化 2D将自动为整个几何体创建面块将自动为整个几何体创建面块 每一个曲面成为一个2D 块 Free块对于非结构网格 鲁棒性强 Mapped 对应结构 沿块边界对齐网格必须首先 建立拓扑Build Topology 可在非结构(free)和结构(mapped)之间转换: Edit Block - Convert Block TypeANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05

7、Inventory #002277D1-9块划分过程块划分过程 构造适应几何的块构造适应几何的块自顶向下方法自顶向下方法从环绕整个几何体的一个块开始分割块 以捕捉几何体形状注意: 缺省情况缺省情况下，删除的块将下，删除的块将放入放入 part VORFN, 在后面在后面必要时候可以重必要时候可以重新使用新使用删除无用的块ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-10块划分过程块划分过程 关联块到几何关联块到几何关联块到几何体关联块到几何体 通常在边和曲线建立关联 在最后的网格中, 边将投影到这些曲线 在模型树中右击 Edges

8、- Show association 显示关联箭头ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-11块划分过程块划分过程 把顶点移动到几何上把顶点移动到几何上移动顶点以更好的表现几何体的形状移动顶点以更好的表现几何体的形状所有显示的顶点可以立刻投影到几何体可以单独在几何体上移动它们可以一次移动多个沿着固定平面或线/矢量移动 ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-12移动不同关联的顶点移动不同关联的顶点颜色表明了关联类型及顶点可以进行的移动方式颜色表明了关联类型及顶

9、点可以进行的移动方式(边也遵循这一标准边也遵循这一标准, 不包括红色不包括红色) 红 约束到几何点（point） 除非改变关联，否则不可移动绿 约束到曲线（curve） 在特定的曲线上滑动白 约束到曲面（surfaces） 在任何 ACTIVE曲面上滑动 (在模型树中打开显示的曲面) 如果不在曲面上, 将跳到最近的ACTIVE曲面上移动蓝 自由（通常是内部）顶点 选择顶点附近的边，并在其上移动选择顶点附近的边，并在其上移动ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-13块划分过程块划分过程 分配网格尺寸分配网格尺寸设置网格尺寸设置

10、网格尺寸通过设置曲面和曲线网格尺寸快速定义六面体网格尺寸 或设置edge-by-edge 细化调整 自动 copy to parallel edges （复制到平行边）ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-14观察边的投影形状观察边的投影形状网格生成后右击网格生成后右击 Edges - Projected shape 观察边投影形状观察边投影形状首先设置网格尺寸, 并计算生成网格, 因为实际上只是将每条边上的网格点移动到在网格中最后的位置 ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory

11、 #002277D1-15块划分过程块划分过程 察看网格察看网格No projectionFace projection观察网格观察网格 可以在过程任何时期创建网格网格有不同的投影方法选择 Projection faces 可以完全描绘几何体通过在模型树中打开 Part观察指定曲面的网格 使用 Scan planes 观察内部网格ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-16块划分过程块划分过程 检查质量检查质量使用网格质量直方图使用网格质量直方图 Determinant 决定指标 测量单元变形 大部分求解器接受 0.1 争取

12、0.2Angle 角度 单元最小内角 争取 18 度Aspect ratio 纵横比Volume 体积Warpage 扭曲 争取 Blocking-Save 菜单将网格保存Pre-Mesh-Convert to” 模型树上的网格保存并马上被加载转变转变pre-mesh到永久网格到永久网格两种格式，取决于你使用的求解器 非结构 (Pre-mesh - Convert to Unstruct Mesh) 结构(File - Blocking - Save Multiblock Mesh)Blocking分块的改变不会再影响网格此后网格可以通过Edit mesh 标签栏中的任何工具编辑此后网格可以平

13、滑ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-183维管道接头教程维管道接头教程3维管道接头教程维管道接头教程ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-19O-Grids 定义定义O-gridC-gridL-gridNo O-gridO-gridO-grid 是一步创建的一系列块结构，是一步创建的一系列块结构， 排列成排列成 “O” 型或环绕型型或环绕型3 种基本类型 ，采用相同的操作方法都被称为“O-grids” O-grid C-grid (半个 O-grid)

14、 L-grid (四分之一 O-grid)当块必须位于曲线或曲面上时减少歪斜 圆柱 复杂几何提高壁面附近聚集的网格点的效率ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-20创建创建O-Grids 默认默认 O-GridNote: internal block has all internal (blue) edges and vertices7 blocks in 3D5 blocks in 2DSelect specific blocks or around face, edge, or vertex为为 O-grid选择块选择块

15、可以通过visible（可视）, all（全部）, part, around face（环绕面）, around edge（环绕边）, around vertex（环绕点）, 2 corner method（对角点）选择ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-21创建创建 O-Grids 增加面增加面 (Edges in 2D)O-grid 通过这个面Half O-grid (C-grid)在创建在创建O-grid过程中添加面过程中添加面O-grid “穿过” 选定的块的面一般情况下,在“flat parts”“平坦部分”添加

16、面增加一个面实际上等价于增加了面两侧的block块使用例子使用例子管道末端对称平面复杂几何体O-grid 通过这个面ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-22创建创建 O-Grids 增加多个面增加多个面环绕选定的块可以添加任意数目的面环绕选定的块可以添加任意数目的面如果添加所有环绕块的面, 结果是没有任何变化，因为O-grid 穿透了所有面四分之一O-grids 可以用来对三角形划分块看起来 在一个方向上是C-grid 在另一个方向是 L-grid 四分之一 O-grid (L-grid)ANSYS v11.0ANSYS

17、ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-23创建创建 O-Grids 围绕着围绕着 Blocks选择选择 Around block(s) 创建创建 O-grid 环绕选定的块环绕选定的块对创建固体绕流计算网格很有用例子 生成内O-Block 圆柱绕流 环绕飞机或汽车体的边界层ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-24缩放缩放 O-GridsSelected edge factor=1Factor=0.3在创建过程中或创建后，在创建过程中或创建后，O-grids 可以改变尺寸可以改变尺寸缺省情

18、况下O-grid尺寸设置为使网格扭曲最小实际上，通过设定选择的边，你可以缩放所有平行的O-grid边选定的边赋予的factor为1数字 Indices显示ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-27使用索引控制使用索引控制Resets everything to fully visibleSelect corners is often faster than toggling the index arrowsBlocks can be turned off and on based on indices 使用索引控制打开或关闭

19、块显示许多操作可以只针对显示块 分割块 延伸分割 调节 O-grid大小ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-28VORFN在bolck周围被称之为 VORFN 的部分当当blockblock被初始化时，被初始化时， 保留名称保留名称VORFNVORFN在模型树里建立在模型树里建立 用来保留全局索引项, 作为回收站用VORFN 区顶点从0开始 删除块通常是放入VORFN Blocks 可以被移回到其他部件永久删除 blocks ，重新建立重新建立 VORFN 为一个 O-grid打开可见到 VORFN选择的块被实际删除 ，V

20、ORFN 被重建ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-293D Pipe Junction Tutorial完成完成 3D Pipe 实例实例 Capture the Rod and 增加增加O-BlockANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-30检查切面检查切面Select to select an edge The scan plane will be normal to this edge观察内部网格观察内部网格作为质量直方图的辅助用来诊断坏网格的成

21、因使用Select按钮选择边, Scan planes垂直选定的边 或选择索引方向的代码 #0 i #1 j #2 k #3, 4, etc O-grids右击 Pre-mesh - Scan planes 调出 scan plane 面板ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-313D Pipe Junction TutorialExamine the 3D Pipe Mesh Using scan planes and Index ControlANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inven

22、tory #002277D1-32延伸分割延伸分割把一个分割想象成一个平面把一个分割想象成一个平面(即使它不必是平面状的即使它不必是平面状的)在在“平面平面”外选择一个边，它将延伸到所有方向外选择一个边，它将延伸到所有方向 分割只穿过显示的块采用 index control 限制显示的块选择 Project vertices 自动投影顶点到相关联的几何体最近的平面选择边选择边ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-33改变线形改变线形 分割边分割边SplineLinearControl pointOriginal edgeMu

23、ltiple splitsEdges 在投影前缺省是线性的在投影前缺省是线性的Edges 成形是通过使用分割边成形是通过使用分割边Spline 样条Linear 直线Control point 控制点在分割之后使用在分割之后使用 Move vertex 移动分割点移动分割点 分割自动覆盖在网格计算的插值分割自动覆盖在网格计算的插值ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-34Shaping Edges 例子例子Geometry (gear)使用分割边可以在几何体上创建一个洞ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V10

24、9/9/05Inventory #002277D1-35Shaping Edges 关联边关联边Source edgeTarget edgeFactor = 0.9Factor = 1.3Factor = 0.5使用一条边控制另一条的形状使用一条边控制另一条的形状选择source（源）edge然后选择target（目标）edge 输入 factor (值越大曲率越高)ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-36自底向上网格划分方法自底向上网格划分方法自顶向下通常功能强大自顶向下通常功能强大自底向上的方法可以提高灵活性自底向上的

25、方法可以提高灵活性移动方法 平移 旋转 镜像 比例2D到3D拉伸 平移 旋转块分割及联合拉伸网格面创建块ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-37转换转换 块块简单的移动选择的块或创建一个移动副本并与原来的块联合简单的移动选择的块或创建一个移动副本并与原来的块联合选择要移动的blocks选择方法 平移 旋转 镜像 比例输入选定方法所需参数镜像例子ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-38创建创建 Block Hexa (顶点位置顶点位置)14325678创

26、建块的类型创建块的类型Hexa 六面体 8 顶点 2 面Quarter O-grid 四分之一O-grid Degenerate 退化选择8顶点选择2平面ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-398765413Create Block Hexa (Geometry Locations)2如果没有如果没有8 个顶点可选如何办个顶点可选如何办?选择已有顶点单击中键在屏幕上选择余下的位置 顺序和原来保持一致单击中键单击中键ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-4

27、0伸出面伸出面 2 corner methodSelect faceExtrude along curve选择面选择面 (选择选择face或使用两角点方法或使用两角点方法)Interactive 交互式 按指示拖拉Extrude a Fixed distance 输入距离Extrude along curve 沿曲线 选择曲线ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-41合并顶点合并顶点1212合并顶点可以选择要合并的一对一个接一个执行合并顶点可以选择要合并的一对一个接一个执行, 或通过指定或通过指定公差快速的执行多个操作公差快

28、速的执行多个操作当单独合并时, 同时选择两个顶点 当 Merge to average 关闭,第二个顶点合并到第一个顶点当 Merge to average 打开时, 两个顶点合并到中点用于将独立的拓扑连接到一起用于退化块ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-42删除分割及删除分割及O-Grids1212Deleting a splitDeleting an O-grid使用使用 Merge vertices - propagate删除分割及删除分割及O-Grids选择一条边两端的两个顶点，处于你想删除的方向单击中键, co

29、nfirm第二个顶点合并到第一个顶点 ，并且合并会退化如果删除 O-grid, 只需选择径向边的顶点ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-43Delete Blocks 永久删除永久删除Equal number of nodes across holeNumber of nodes can be unequalDelete block permanently删除块删除块, 缺省情况下缺省情况下, 移动块到移动块到part VORFN, 比永久删除更比永久删除更稳定稳定 (不需重新计算索引不需重新计算索引)但是，有些情况下，永

30、久删除是有利的但是，有些情况下，永久删除是有利的删除所有 VORFN ，可以作为复杂拓扑的修改工具 (索引重新计算)删除单独的块可以释放与VORFN块连接的点ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-44Crankshaft TutorialTry the Crankshaft Workshop #2ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-45Advanced and CFD Oriented FeaturesANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V

31、109/9/05Inventory #002277D1-46O-Grids三个基本应用三个基本应用四分之一 O-grid3种种O-grids的基本应用的基本应用捕捉几何模型的形状 当采用这种方法时，一般在分块过程的初期位于块顶角且关联的曲面不相交成角的地方网格质量不高， O-grids提高网格质量 改进聚集在壁面附近网格点的效率 边界层分辨率作为分块过程第一步，利用 O-grid捕捉几何体形状的例子ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-47立方体立方体 - OgridAn Ogrid works well with this

32、 geometry (half-O-grid)ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-48设定位置设定位置z设置设置 选定顶点的选定顶点的X, Y, Z 选择 Vertices to Set, 然后选择要移动的顶点，或者使用索引（index）并选择可见的顶点选择要移动的方向 (设置 X, Y, Z) 可以使用局部坐标系(柱坐标, 直角坐标) 如果是柱坐标系统, (x, y, z)变为 (r, , z)输入值或选择Ref. Point并在屏幕上选择方法可以为Set Position 或 IncrementApply选择这些顶点设

33、置顶点的 z 坐标ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-49排列顶点排列顶点所有不共享索引的顶点都会被移动 使一个平面上多个顶点与另一个平面上的相应顶点对齐使一个平面上多个顶点与另一个平面上的相应顶点对齐(or split dimension)选择 Along edge direction,然后选择连接两个平面的edge，or runs approximately normal to the split plane that you want to move inside 选择 Reference vertex, 在平面选择

34、任何你想对齐的顶点 . 这些顶点将保持固定选择顶点移动的平面 (XY, YZ, XZ, 或User Defined). User Defined 平面必须指定一个法向矢量, 例如 (1 1 0)Apply 在这个平面中移动顶点 (XY)选择这个边选择这些 顶点中任何一个或多个ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-50创建创建 Blocks 2D to 3DRotate2D块可以转换成块可以转换成3D块，共有块，共有3种方法种方法Fill 填充 由闭合的2D面块自动创建3D块Translate 平移Rotate 旋转圆周方向网

35、格点数目在3D几何体不存在的地方，可拉伸点成线和拉伸线成面面网格和扫描平面ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-51163254创建创建 Block WedgeDegenerateQuarter-O-GridDegenerate 退化块退化块选择6 顶点或位置顺序很重要网格线在 顶点 1 和 4处融合结果沿一条边生成棱柱块Quarter-O-Grid 四分之一四分之一 O-Grid获得六面体 “wedge” (Y 结构)ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1

36、-52543126创建创建 Block Swept BlockSwept (非结构) 选择6个顶点或位置 与退化不同的选择顺序（四分之一 o-grid） 生成非结构网格 tris/prisms 三角形/棱柱 可转换块类型 Convert Block Type 为Structured 结构结构 为 Unstructured (2D) 为 Swept (3D) 退化的六面体楔块(Y 结构)ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-53退化退化 BlocksSelect edge瓦解块瓦解块选择边定义瓦解方向选择要瓦解的块结果生成退化

37、的块 (棱柱结构)退化块经常被删除例子: 划分 knife-edge wings网格ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-54分割分割 顶点顶点分割单独的顶点或合并的顶点分割单独的顶点或合并的顶点, 包括由于瓦解块合并的顶点包括由于瓦解块合并的顶点选择任意数目的顶点并单击中键Apply如果在合并顶点之后永久的删除块, 这个操作将无法取消合并. 因为永久删除某一块后，索引表重新定义选择这两个 顶点ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-55周期性几何周期性几何

38、21.1765o (360/17)Axis (0 0 1)Base (0 0 0)首先必须对首先必须对 Tetin 文件指定文件指定 Global Mesh Size - Set up PeriodicityTranslational 平移平移 输入矢量指定数量和方向 Rotational 旋转旋转 输入 Axis 矢量 指定方向 输入 Base 指定轴的位置 输入 Angle 角度ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-56周期性块周期性块周期周期Vertices 存入存入blocking file选择 Edit Block

39、 - Periodic Vertices - Create同时选择成对的顶点每对的第二个顶点移动到第一个顶点周期位置当你移动一个顶点成对的另外一个同时移动后面进行的子分割同样具有周期性在模型树中右击 Vertices - Periodic, Faces - Periodic Faces只有face的4角都具有周期性时 face才有周期性子分割同样具有周期性ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-57加密加密Factor = 1/3定义块交界面单元体个数倍数定义块交界面单元体个数倍数只能用于特定的求解器细化: Factor 1

40、(输入整数)粗化: Factor 1 (输入分数 1/2, 1/3, 等.)选择细化边方向或选择 “All”选择细化的块ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-58如何加密如何加密创建一一对应的节点关系加密块网格只能加密三倍只能在非结构网格上操作多步骤加密 (3, 9, 27, 1/3, 1/9, 1/27, etc)ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-59Spacing 1 = 1.0Spacing 2 = 1.0边的参数边的参数17 种网格划分规律Si

41、de 1Side 2Ratio 2 = 1.5Ratio 1 = 1.5箭头指示 side 1 and side 2Side 1 (箭头尾部) 参数Side 2 (箭头头部) 参数间距可以应用到其他边RequestedActualSpacing 1 side1前两个节点间的距离 Ratio 1 从side1指向中心的增长率Spacing 2 在side2前两个节点间的距离Ratio 2 从side2指向中心的增长率Max Space 边上的最大单元长度ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-60Edge Parameters Linked BunchingSide 1Side 2关联其他边的节点数和分布率关联其他边的节点数和分布率能关联主边或有同样末端的一系列边首先选择长边选择side1上的小边， 当你选择 Link Edge时时长边关联所有短边 ANSYS v11.0ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277D1-61边的匹配边的匹配匹配末端间距到其他边匹配末端间距到其他边参考边和目标边必须相交于同一点不关联间距当目标边和参考边末端间距较大效果很明显在这个例子中，目标边side1的末端间距和参考边side2的末端间距最终相同 Target edge R