ICEM万能网格方法介绍

ICEM网格划分原理ICEM（Icem CFD）是一种用于流体力学计算的网格生成软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、船舶等领域。

ICEM网格划分原理主要包括松劲网格划分、结构化网格划分和非结构化网格划分三个部分。

下面将详细介绍这些原理。

1.松劲网格划分：松劲网格划分顾名思义是指网格的单元格可以灵活地重新排列和处理。

通常用于处理比较复杂的几何形状。

计算机先将几何形状映射到一个参数空间中，然后网格划分软件根据给定的规则生成初始网格。

网格可以通过细化和简化单元格来调整，以适应不同的模拟需求。

优点是可以对复杂几何形状进行灵活处理，但由于网格的复杂性，计算效率较低。

2.结构化网格划分：结构化网格划分是指网格按照一定的规律排列，形成规则的矩形或立方体结构。

这种网格划分方法适用于较简单的几何形状，如长方体或柱体。

结构化网格划分的原理是先将几何形状划分为一定数量的网格单元，然后再根据需求进行细分或剖分，以满足数值计算的精度要求。

结构化网格划分的优点是计算效率高，但对于复杂几何形状的处理能力有限。

3.非结构化网格划分：非结构化网格划分是指网格以不规则的三角形、四面体或多边形等形式排列，适用于包含复杂流动特性的几何形状。

非结构化网格划分的原理是先根据几何形状创建一个初始网格，然后利用边界层法、代数生成法、移动网格法等技术对网格单元进行优化和调整，以满足数值计算的要求。

非结构化网格划分的优点是适用范围广，可以处理复杂的几何形状和边界条件，但计算效率相对较低。

除了以上三种基本的网格划分方法，ICEM还提供了一系列的划分技术和工具，如自适应网格划分、边界层自动生成、网格加密等。

自适应网格划分是指在计算过程中根据流动场的变化，动态地调整网格分辨率和密度，以获得更准确的计算结果。

边界层自动生成是指根据流动特性和模拟条件自动生成边界层，以精确模拟边界层流动。

网格加密则是通过增加网格单元数量来提高计算精度，适用于需要高精度模拟的流动问题。

1、ICEM学习ICEM的模型树按照几何、块、网格，局部坐标和part几部分来显示。

在几何中点线面与块中的点线面叫法不同。

如下图所示：Body 在非结构化网格生成过程中，用于定义封闭的面构成的体，定义不同区域的网格。

Part是对几何与块的详细定义。

Part中既可以包含几何，又可以包含块。

可以点、线面、块、网格，但是一条线只存在于一个part中。

网格单元类型：1.网格生成方法：1、AutoBlock2、Patch Dependent3、Patch Independent4.Shrinkwrap壳、面生成网格的过程：2.Tolerance与颜色问题：导入ICEM中的模型首先要进行模型修复。

导入到ICEM中的几何模型要可能会出现三种颜色curve，红颜色的正常，黄色的为不连续的，蓝色的为重复的。

黄色的是单个面的边界（二维），红色的是两个面的交界线，蓝色的是三个/三个以上面相交的交线。

（出现蓝线是没有问题的，表明这个线是两个面以上的共线，只要不出现黄线就可以，黄线表示这儿有裂缝。

）黄线表示出现了洞，可能是面丢失了，造成蓝线的原因是有面体重叠了，你得删除多余的面体。

黄色的线表有孔或缝隙。

绿色的线直接删除。

白色的边和顶点：这些边位于不同的材料体间，它们和被关联的顶点将被映射到这些材料体中最贴近的CAD 表面，而且这些边上的顶点只能在表面内移动。

蓝色的边和顶点：这些边位于体内部。

它们的顶点也是蓝色的，可以在选择之前沿边拖拽。

绿色的边和顶点：这些边和关联的顶点是映射到曲线的，这些顶点只能在它所映射的曲线上移动。

红色的顶点：这些顶点是映射到指定的点的。

导入的模型必须是封闭的面，线是红色的。

自动生成翼型的网格。

3.equivalence将同一空间位置的重复节点消除（通常，消除ID好较大的节点，保留ID好较小的节点），只保留一个节点，一般与“Verify”配合使用，这种方法可通过任何FEM定义（单元的相关定义、MPC等式、载荷、边界条件等）、几何定义和组等实现。

課程內容大綱:壹、ICEM CFD產品介紹。

貳、DDN介面介紹。

一、Pipe-Junction Geometry。

二、Sphere-Cube Geometry。

參、Tetra（非結構化四面體）網格操作步驟。

一、Pipe-Junction Geometry。

二、Sphere-Cube Geometry。

肆、Prism（邊界薄層）網格操作步驟。

一、Pipe-Junction Geometry。

二、Sphere-Cube Geometry。

伍、Hexa（結構化六面體）網格操作步驟。

一、Pipe-Junction Geometry。

二、Sphere-Cube Geometry。

陸、練習壹、ICEM CFD產品介紹。

一、前言：網格的產生一直是計算流體力學（CFD）分析工程師一大困難，往往在先期的開發中，投入相當大的人力及時間在網格的建置，而一不良的網格往往影響後續計算的時間與收斂性的可否。

針對此一困境，本公司特別由美國（ICEMCFD）引進一套具強大功能的網格產生器，透過簡單的指令操作與極佳的輸出性，讓網格的產生在分秒必爭的工業競爭下，能夠迅速完成。

二、網格類型：ICEMCFD所支援的網格格式包含：六面體（Hexa）及四面體（Tetra）等兩種通用之網格，此外針對物體表面分佈層問題，特別加入了Prism正交性網格。

透過內部品質（Quality）的平滑性（Smooth）運算，能夠迅速產生良好之連續性格點。

三、支援軟體：ICEMCFD之套裝軟體為計算流體力學之網格前處理產生器，可提供搭配結合之計算程式，包含現下工業界常用專業分析軟體，如Ansys、CFD、CFX、Fluent、IDEAS、LS-DYNA、Nastran、PHOENICS、及STAR-CD等將近九十種之CFD軟體之網格。

此外，對產品先期開發上，ICEMCFD可直接接受CAD/CAM繪圖軟體Pre-E 所產生幾何外型之圖檔，另外，亦可接受如stl及igs等常用格式之圖檔，使設計與分析能有一貫性之介面接受度，減少開發上不同檔案的轉換。

ICEM网格划分参数总结(仅可参考，不具备一般性)一、ICEM CFD网格划分1、模型特征长度1353mm，模型最窄边0.22mm，球体计算域半径28000mm2、各部分参数如下：勾选Prism的Parts就是飞机的机身、圆角、细小的面。

Far的球体，其尺寸等于全局网格尺寸。

Fluid 是body指示网格生成位置。

依照图中所示参数所生成的网格部分信息：Total elements : 3560021、Total nodes : 12304013、依照上述参数生成网格，在窄边处网格还存在质量较差的部分，数量不是特别巨大，这一部分网格主要集中在机翼、尾翼的后边缘处。

如下图。

二、Fluent求解1、General：Pressure-Based，Absolute Velocity Formulation，Time steady2、Models：开启能量方程、k-e-RNG湍流模型3、Materials：选择理想气体4、边界条件：将球体计算域far设置为压力远场，马赫数0.75，根据需要调整了风速方向(目前仅尝试了alpha=-5~15、beta=-25，21组实验)，温度设定223K。

operating condition中operating pressure设定为26412Pa5、参考值：compute from 球体计算域。

参考面积设置为机翼迎风面积0.20762m^2(参考面积这一部分不知道对不对)6、Solution methods：coupled7、Solution controls：库朗数设置为68、初始化：Hybrid Initialization目前对飞机模型进行了修改，根据上述参数重新划分网格，再次调整风速方向进行了2次计算，还能够收敛。