ICEM CFD 基础教程 C1-六面体网格.ppt

1、ICEM CFD/AI*Environment 5.0,六面体网格划分,2020/10/9,2,不依赖几何形状创建块（block）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/ 由底向上网格拓扑创建技术,六面体网格划分步骤 自顶向下/ 由底向上,2020/10/9,3,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 点,质点,和曲线不是必须的但非常有用 使用

2、 Build Topology 快速建立曲线和点,六面体网格划分的几何要求,几何,分块,2020/10/9,4,几何/分块 术语,Geometry 几何 Point 点 Curve 曲线 Surface 曲面 Volume 体 (material point, body),Blocking Vertex 顶点 Edge 边 Face 面 Block 块,Point,Curve,Material point/body,Surfaces,Block,Vertex,Edge,Face,注意: “curve” 指线, 圆弧, 及样条曲线,2020/10/9,5,构建能够捕捉几何的块结构 自顶向下 分割

3、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 通常为边与曲线之间建立关联 在几何体上移动块顶点 自动和手动方法 指定网格尺寸 通过设置曲面和曲线网格尺寸快速设定 设置边尺寸分布细化调整 观察网格并检查/提高质量 输出网格,分块过程 全部过程,2020/10/9,6,初始分块,创建一个新的块结构, 你必须首先生成一个初始块 3D 2D 2D Planar,3D 初始化 创建的块环绕在几何体周围,2D Planar 初始化 在 z=0 XY 平面强制 2D 初始化， 即使几何体不是2D形式,2020/10/9,7,初始块结构 2D,初始化 2D将自动为整个几何体创建

4、面块 每一个曲面成为一个2D 块 “free” 块将对应非结构网格 All free 鲁棒性最强, 但 Some mapped/Some free 是首选项 在非结构(free)和结构(mapped)之间转换 必须首先 build topology,2D 块,几何,非结构块,2020/10/9,8,分块过程 构建适合几何体的块结构,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,删除无用的块,注意: 缺省情况下，删除的块将放入 part VORFN, 在后面必要时候可以重新使用,2020/10/9,9,分块过程 在几何体和块之间建立关联,关联块和几何体 通常在边和曲线建立

5、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 - Show association 显示关联箭头,2020/10/9,10,分块过程 在几何体上移动块顶点,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 multiple,2020/10/9,11,不同关联下移动顶点,颜色表明了关联类型及顶点可以进行的移动方式(边也遵循这一标准, 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 ACT

6、IVE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 蓝 自由（通常是内部）顶点 选择顶点附近的边，并在其上移动,2020/10/9,12,分块过程 设置网格尺寸,设置网格尺寸 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）,2020/10/9,13,Spacing 1 side 1侧前两个网格点的距离 Ratio 1 从side 1向中心的生长比率 Spacing 2 side 2侧前两个网格点的距离 Ratio 2 从side 2向中心

7、的生长比率 Max Space edge上最大网格单元距离,边参数,13 划分法则,Side 1 箭头底端 Side 2 箭头顶端 可以自动复制到对应边 分布可以链接到其它 Side 1 和 side 2 参数可以交换,箭头 指明 side 1 和 side 2,第一个及最后一个网格点可以在edge上拖动,要求的,实际,2020/10/9,14,观察边投影形状,网格生成后右击 Edges - Projected shape 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,2020/10/9,15,分块过程 观察网格,观察网格 可以

8、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,No projection,Face projection,2020/10/9,16,分块过程 检查网格质量,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 0.3 Angle 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 45 度,通过设置直方图，你可以显示指定质量范围内的网

9、格单元,2020/10/9,17,分块过程 输出网格,转变pre-mesh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) 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 此后网格可以平滑,转换成非结构网格 (右击 Pre-mesh),输出结构 网格,2020/10/9,18,2D Pipe Junction （管接头）指南,2D Pipe Junction （管接头）指南,2020/10/9,

10、19,索引控制,所有块和顶点通过全局索引（index）表定义 初始块包含 i,j,k 索引， 并与全局直角坐标系 x,y,z,对齐 通过分割创建的子块维持这个方向 O-grids 不符合这个方向, 因此每个 O-grid 创建一个新的索引方向(O3, O4, etc) 顶点索引通过 Vertices - Indices显示,1 2 4 3:1,i=1 j=2 k=4 O-grid3=1,2020/10/9,20,使用索引控制,通过索引设定块的显示 使用索引控制打开或关闭块显示 许多操作可以只针对显示块 分割块 调节O-grid大小 块移动操作 (平移, 旋转, 放大),重新设置所有可视,Sel

11、ect corners 通常快于勾选索引箭头,2020/10/9,21,O- grid 定义,O-grid 是一步创建的一系列块结构， 排列程 “O” 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) 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,没有 O-grid,O-grid,2020/10/9,22,绕体O-网格,在对象外围创建O-grid,参考: Tutorial Example 3.2, 2-D Car,解决环绕固体区域的边界层

12、问题而不必增加网格点数目,2020/10/9,23,创建O-Grids 缺省 O-Grid,为 O-grid选择块 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,5 blocks in 2D,选择 blocks环绕face, edge, 或 vertex,2020/10/9,24,创建 O-Grids 添加面,在创建O-grid过程中添加面 O-grid “穿过” 选定的块的面 一般情况下, 在“平坦部分”添加面,使用例

13、子 管道末端 对称平面 复杂几何体,2020/10/9,25,创建 O-Grids 添加多个面,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-grid (L-grid),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-grids 可以用来对三角形划分块,2020/10/9,26,创建 O-Grids 环绕块,选择 Around block(s) 创建 O-grid 环绕选定的块 用于创建环绕固体对象的网格 例子 圆柱绕流 环绕飞机或汽车体的边界层,2020/10/9,27,比例缩放 O

14、-Grids,在创建过程中或创建后，O-grids 可以改变尺寸 缺省情况下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 1 将收缩边因此创建一个更大的内部块,选择的边 factor=1,Factor=0.3,2020/10/9,28,O-Grids 实例应用,通过使用O-grid网格可以得到改进,划分 O-grid之前,2020/10/9,29,扫描平面 Scan planes,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因 使用Select按钮选择边, Scan planes垂直选定的边 或

15、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,Select 按钮用于选择 一条边 scan plane 垂直于这个边,2020/10/9,30,3D Pipe Junction （管接头）指南,Try the 3D Pipe Junction Tutorial,2020/10/9,31,3种O-Grids的基本应用,3种O-grids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-gri

16、ds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,后两种方法采用相同的O-grid, 在分块过程后期使用,作为分块过程第一步，利用 O-grid捕捉几何体形状的例子,四分之一 O-grid,2020/10/9,32,SphereCube 指南,Try the SphereCube Tutorial,2020/10/9,33,扩充分割,把一个分割想象成一个平面(即使它不必是平面状的) 在“平面”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,选择边,选择边,选择 Project vertices 自动投影顶点到相关联的几何体最近

17、的平面,2020/10/9,34,分割面,分割面实际上是分割操作 分割面分割临近的位于不活动part 中的块 , 剩下的我们看到的是在可视的面上分割端部 选择用于分割面 左击边并拖动分割 分割垂直选定的边,选择面,选择边,面分割垂直选定的边,VORFN 块被分割,2020/10/9,35,合并块,合并块 选择用于合并块, 然后中键单击 Apply 你不能合并不同parts中块， 除非改变它们到同一 part中,选择块,2020/10/9,36,合并面,合并面 选择横跨面两个对角用于合并 Apply 无法选择O-grids的面， 因为这是一个不同的索引方向 实际上在选定的面两侧合并块,选择对角顶

18、点,选择面,合并面在选定的面两侧合并块,2020/10/9,37,修整边 分割边,Edges 在投影前缺省是线性的 Edges 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 Move vertex 移动分割点 分割自动覆盖在网格计算的插值,2020/10/9,38,修整边 分割边例子,使用分割边可以在几何体上创建一个洞,舌装区域需要精细的edge形状,2020/10/9,39,修整边 链接边,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),

19、Source edge,Target edge,Factor = 0.9,Factor = 1.3,Factor = 0.6,2020/10/9,40,设置位置,设置 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Reference Point并在屏幕上选择 方法可以为Set Position 或 Increment Apply,2020/10/9,4

20、1,对齐顶点,使一个平面上多个顶点与另一个平面上的相应顶点对齐 选择 Along edge direction,然后选择连接两个平面的edge 选择 Reference vertex, 在平面选择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,2020/10/9,42,自底向上网格划分方法,自顶向下通常功能强大 自底向上的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

21、,2020/10/9,43,移动块,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 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,2020/10/9,44,创建块 2D 到3D 旋转,2D块可以转换成3D块，共有3种方法 Fill 填充 Translate 平移 Rotate 旋转,拉伸points为curves 及拉伸curves为surfaces,圆周方向网格点数目,在中心创建块,2D-3D 旋转,2020/10/9,45,拉伸面,选择面 (选择face或使用两角点方法) Extrude by element normal 沿法向 输入距

22、离 Extrude along curve 沿曲线 输入曲线,两角点方法,选择面,2020/10/9,46,创建块 六面体(顶点位置),1,4,3,2,5,6,7,8,选择8 顶点,选择 2 平面,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,2020/10/9,47,创建块 六面体 (几何位置),如果没有8 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,2020/10/9,48,创建块 四分之一O-Grid,创建四分之一 O-grid 块(Y-grid) 选

23、择 6 顶点或位置 顺序很重要 结果为六面体组成的楔形,2020/10/9,49,创建块 退化块,创建退化块 选择6 顶点或位置 顺序很重要 在 顶点 1 和 4处融合 结果在一条边上存在棱柱块,2020/10/9,50,瓦解块,瓦解块 选择边定义瓦解方向 选择要瓦解的块 结果生成退化的块 (棱柱结构) 退化块经常被删除,选择边,2020/10/9,51,分割顶点,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 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,2020/10/9

24、,52,合并顶点,合并顶点可以选择要合并的一对一个接一个执行, 或通过指定公差快速的执行多个操作 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,1,2,1,2,2020/10/9,53,删除分割及O-Grids,使用 Merge vertices - propagate删除分割及O-Grids 通常关闭 Merge to average 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, confirm 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,删除一个分割,删除 O-grid,2020/10/9,54,删除块 永久,节点数相等,节点数不等,删除块, 缺省情况下, 移动块到part VORFN, 比永久删除更稳定 (不需重新计算索引)