ansys CFD全套基础教程-06C4-棱柱体网格自动生成V10

1、ICEM CFD V10.0Auto Volume Meshing Prism棱柱体网格自动生成棱柱体网格自动生成ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-2棱柱网格划分棱柱网格划分对于对于CFD应用来说，完全的四面体网格并不理想应用来说，完全的四面体网格并不理想. 边界层条件需要几层棱柱单元两种方式生成棱柱体网格Mesh - Prism邻近壁面几何生长棱柱层. 定义局部初始高度（如果必要）initial height, growth ratio和层数可以从已有的体网格或表面网格创建棱柱 注注:如果体网格为如果体网格为tet/hex混和网格, 则在六

2、面体侧，棱柱生成时仅切割第一层六面体Mesh - Volume Mesh - Tet + Prism直接创建四面体网格，并在壁面几何附近创建棱柱从几何和和/或或表面网格ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-3棱柱网格生成步骤介绍棱柱网格生成步骤介绍过程过程 在边界面附近生成棱柱单元（PRISM） 从ICEM CFD 四面体网格或三角形面网格开始 批处理过程 通过拉伸面网格生成棱柱网格 如果存在四面体网格，使棱柱体网格与存在的四面体网格相 接 平滑达到必要的网格质量特点特点 通过 part选择需要拉伸的表面 每个part可以单独设置拉伸参数 可单独

3、定义棱柱网格part 可以指定特定的体体parts生成棱柱网格 能处理锐角sharp corners区域三棱柱的光滑 可以指定初始高度或使用自动尺寸自动尺寸（基于当地曲面三角尺寸）ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-4棱柱网格划分棱柱网格划分 准备工作准备工作准备工作准备工作 争取得到尽可能好的棱柱网格质量 棱柱网格通常不易平滑 准备较好的四面体网格或三角形面网格 网格质量 好的四面体网格质量或三角形面网格质量判定 检查边比率检查边比率/网格质量网格质量 检查和修复所有诊断检查和修复所有诊断 单/多 边, 单点, 重复单元会破坏棱柱体网格生成器

4、Single/multiple edges, Non-manifold vertices, Duplicate elements 察看面网格 寻找扭曲或尖锐结构的网格 诊断并不能揭示所有的网格问题 确认 part定义正确 检查是否存在应属于一个part一些单元，却分散到其他part 避免一些孤立单元的拉伸（会临近单元很可能破坏） 修改不合适单元的par分配ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-5棱柱棱柱 全局参数全局参数Global Parameters全局棱柱参数全局棱柱参数 Growth law 增长增长规律规律 exponential: 指

5、数指数 h(r)(n-1) n 为层为层 linear: 线性线性 h(1+(n-1)(r-1) Initial height 初始高度初始高度 h 不指定时自动计算不指定时自动计算 Number of layers 层数层数N Height ratio 高度比率高度比率r Total height 总高度总高度 总棱柱厚度总棱柱厚度 指定指定4个参数中的个参数中的3个个 Compute params 将计算余下的参数将计算余下的参数ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-6棱柱棱柱 局部参数局部参数Local Parameters可为各个可为各个

6、part单独设定初始高度，高度比单独设定初始高度，高度比率和层数率和层数 0 表示将使用全局参数局部棱柱参数选择生长棱柱对应的选择生长棱柱对应的PartsANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-7准备好的准备好的tri/tetra网格以获得最好的棱柱网格网格以获得最好的棱柱网格质量质量 当仅拉伸一层时，设表面/体光顺步为0 默认参数足够准确 值的设定根据模型及用户的经验 Triangle quality type Laplace 通常最适合最后的棱柱网格质量通常最适合最后的棱柱网格质量 其他类型仅在解决问题时推荐根据经验 Max direction

7、al smoothing steps 根据初始棱柱质量重新定义拉伸方向 在每层棱柱生成过程中都计算棱柱棱柱 光顺选项光顺选项Smoothing OptionsANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-8棱柱棱柱 棱柱全局参数棱柱全局参数 2Fix marching direction 保持棱柱网格生成与表面正交Min prism quality 最低允许棱柱质量最低允许棱柱质量 每层都受此限定 当质量不满足时，重新方向光顺或者用金子塔型单元覆盖或替换Ortho weight 正交权因子正交权因子 节点移动权因子（0为提高三角形质量，1为提高棱柱正交性

8、）Fillet ratio 圆角比率圆角比率见下一页ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-9高级选项高级选项 圆角比率圆角比率Fillet Ratio圆角比率圆角比率 Fillet Ratio 在尖拐角处圆滑棱柱网格线在尖拐角处圆滑棱柱网格线 0 = 无圆角无圆角 1 =圆角曲率等于棱柱层高度圆角曲率等于棱柱层高度 如果在狭窄的空间通常夹角小于如果在狭窄的空间通常夹角小于60, 可能没有空间生成按比率圆角可能没有空间生成按比率圆角Fillet Ratio = 0.0Fillet Ratio = 0.5Fillet Ratio = 1.0ANSYS

9、 ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-10高级选项高级选项 最大棱柱角最大棱柱角 Max Prism AngleMax prism angle 最大棱柱角最大棱柱角 控制弯曲附近或到邻近曲面棱柱层的生成控制弯曲附近或到邻近曲面棱柱层的生成 在棱柱网格停止的位置用金字塔连接形网格在棱柱网格停止的位置用金字塔连接形网格 通常设置为通常设置为120 到到180 范围内范围内 这些需要经验这些需要经验. 如果只从一个如果只从一个 part拉伸而临近的拉伸而临近的part不执行拉伸操作不执行拉伸操作, 并且两个曲面的夹角大于指定的值并且两个曲面的夹角大于指定的值,

10、棱柱网格会和临近的曲面分离并被棱柱网格会和临近的曲面分离并被金字塔形网格覆盖金字塔形网格覆盖. 这为了防止使棱柱体网格弯曲这为了防止使棱柱体网格弯曲 以至于生成具有低质以至于生成具有低质量角度的网格量角度的网格. 但是金字塔形网格有时也会出现问题但是金字塔形网格有时也会出现问题 .Original meshMax prism angle = 180 deg.Max prism angle = 140 deg.ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-11高级选项高级选项 Max Height Over BaseMax height over base

11、 限制棱柱体网格的纵横比限制棱柱体网格的纵横比 在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱柱层停止生长在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱柱层停止生长 棱柱层的数目在局部区域无法保证棱柱层的数目在局部区域无法保证 在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格Max Height Over Base = 1.0未设置未设置Max Height Over BaseANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-12高级选项高级选项 Prism Height Limit Factor棱柱高度限制系数棱柱高度限制系数棱柱高度限制系数棱柱高度限

12、制系数 限制网格的纵横比限制网格的纵横比 如果如果factor达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展 保证指定的棱柱体网格层数保证指定的棱柱体网格层数 如果相邻两个单元尺寸差异的如果相邻两个单元尺寸差异的 factor大于大于2时，功能失效时，功能失效Limit factor = 0.5未设置未设置Limit factorANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-13高级选项高级选项-Part ControlNew volume part 指定新的part存放棱柱单元或者从已有的面或体网格part中选择Side pa

13、rt 存放侧面网格的partTop part 存放最后一层棱柱顶部三角形面单元Extrude into orphan region 当选中时，向已有体单元外部生长棱柱，而不是向内ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-14平滑光顺平滑光顺 四面体四面体/棱柱体棱柱体 网格网格平滑光顺平滑光顺 四面体四面体/棱柱体棱柱体 网格网格 首先只平滑 tets 和 tris（四面体/三角形） 设置 PENTA_6 为 Freeze 此时的要点是不要试图更改棱柱层结构此时的要点是不要试图更改棱柱层结构 一旦tetra和tri单元足够的平滑, 则平滑所有单元 设

14、置 PENTA_6 为 Smooth 减低减低 Up to quality 值，以免过度扭曲棱柱体网格单元ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-15切割棱柱体网格层切割棱柱体网格层切割棱柱体网格层切割棱柱体网格层 如果需要许多棱柱体网格层, 这种方法更具鲁棒性 通常更快 建立 “fat” layers，然后在编辑网格时切割它们。 Edit Mesh Split Mesh Split Prisms Fix ratio: 网格层被切割，生成子层按给定的生长比率生成 Fix initial height:网格层被切割，它的第一个生成的子层满足给定高度 指定每一网格层切割生成子层的层数 可以切割任何一个或所有存在的网格层ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-16