Ansys 第七节 ICEM实例-棱柱体网格自动生成

ansys icem cfd网格划分技术实
例详解纪
ANSYS ICEM CFD网格划分技术实例详解纪：
1、首先，选择你要建立的几何图形，如某个物体的外形、内部结构等；
2、选择网格划分的方法，可以使用Tetrahedron、Hexahedron、Prism等划分方法；
3、设定网格划分的精度，即划分后各三角形面或者正方体面的边长，一般可以根据不同类型的流动情况来调整精度；
4、确定各个区域的网格密度，一般需要在边界层提高网格数量，以更好地模拟流体的运动情况；
5、检查网格的质量，消除网格中的闭合面，以保证网格的准确性；
6、计算流场，对网格进行求解，并作图显示。

ICEM网格生成流程预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制Chapter 3二维非结构壳/面网格生成（2、3）1. 创建几何模型：Point --- Curve --- Surface --- Part --- Topology 2．定义网格参数2.1．定义全局网格参数2.1.1 定义网格全局尺寸：Scale factor、Max element2.1.2 定义全局壳网格参数：Mesh type、Mesh method2.2 定义Part网格尺寸3. 生成网格并导出3.1 生成网格，检查网格质量3.2 保存网格文件：Save mesh as…3.3 选择求解器：Output --- Select solver3.4 写入：Output --- Write inputChapter 4三维非结构自动体网格生成(自上而下)（2、3）1. 创建几何模型：Point --- Curve --- Surface --- Part --- Topology --- Body2．定义网格参数2.1．定义全局网格参数2.1.1 定义全局网格尺寸：Scale factor、Max element2.1.2 定义体网格全局参数：Mesh type、Mesh method2.1.3 定义棱柱网格全局参数：Grow Law、Initial height、Ratio、No.2.2 定义Part网格尺寸3. 生成网格并导出3.1 生成网格，检查网格质量3.2 保存网格文件：Save me sh as…*.uns3.3 选择求解器：Output --- Select solver3.4 写入：Output --- Write input三维非结构自动体网格生成(自下而上)（4）首先导入壳网格，在壳网格的基础上拉伸生成棱柱体网格，再填充棱柱体网格和远场边界之间的空隙。

（壳网格---棱柱体网格---体网格）。

ICEM CFD 划好网格导入到ANSYS的成功案例第一步：导入几何文件Ug一般选择parasolid的x_t的格式，而proe导成step/iges 较好。

第二步：划分网格由于该部分不是导入的重点，就省略了，网格图如下。

第三步：打开solve option的工具条直接选择后，就会弹出如下对话框。

其中solver选择ansys求解器，edit option选择advanced这样就可以修改网格的材料，实常数，横截面，单元类型，但是这些都可以在ansys中修改除了单元类型。

单元类型的选择也直接关系到是否能导入成功以及导入后求解的精度。

所以这里主要讲一下单元类型的选择，至于其他参数在ansys 中可以修改。

单机，出现如下图。

选择单元类型的原则：按道理划分六面体后选择的单元类型要选择六面体单元，划分的网格是四面体网格时要选择四面体单元，六面体单元挺多，但是四面体单元有solid187但是行不通（现在还没找到原因）但是可以用solid45、65来代替，这样就会使多出来的节点消失了，（导入ansys观察节点数和单元数就可以发现），但影响不大。

第四步：选择完单元后单机apply出现下图提示你没有ansys.ansys.atr的工作目录，没关系，因为你刚创建本来就没有这个文件，这时单机创建attribute和parameter的文件，再单击还会弹出之前的单元选择对话框，这时要重新选择单元类型solid45。

完事单机accept出现下图；选择attribute的文件类型即可，表示可以有ansys.ansys.atr 的工作目录了。

最后单机apply就可成功导出。

第五步：ansys打开in文件。

上左图就是导入后的网格图。

接下来就是修改参数，由于是例子所以参数较简单，只是静态分析。

上图是icem导入后的单元属性，可以看出是一致的。

设置材料属性。

这些都完事后既可以施加约束和载荷了，由于导入的只有网格和单元，所以要通过component来实现载荷的施加。

Base point and delta创建出的点重合时看不到大部分可划分为四面体网格,但六面体网格仍是首选,四面体网格是最后的选择,使用复杂结构;六面体梯形在中心质量差,四面体在边界层处质量差,边界层处用棱柱网格prism;棱锥为四面体和六面体之间的过渡棱柱由四面体网格被拉伸时生成3DSweep扫掠网格划：只有单一的源面和目标面,膨胀层可生成纯六面体或棱柱网格Multizone多域扫掠网格：对象是多个简单的规则体组成时六面体——mapped mesh type映射网格类型：包括hexa、hexa/prism——free mesh type自由网格类型：包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core 六面体核心——src/trg selection源面/目标面选择,包括automatic、manual source手动源面选择patch conforming：考虑一些小细节四面体,包括CFD的膨胀层或边界层识别patch independent：忽略一些小细节,如倒角,小孔等四面体,包括CFD的膨胀层或边界层识别——max element size 最大网格尺寸——approx number of elements大约网格数量mesh based defeaturing 清除网格特征——defeaturing tolerance 设置某一数值时,程序会根据大小和角度过滤掉几何边Use advanced size function 高级尺寸功能——curvature'kvt曲率：有曲率变化的地方网格自动加密,如螺钉孔,作用于边和面;——proximity prk'smt邻近：窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密,如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合min size使用;控制面网格尺寸可起到相同细化效果; hex dominant六面体主导：先生成四边形主导的网格,然后再得到六面体再按需要填充棱锥和四面体单元;——此方法对于不可扫掠的体,要得到六面体网格时推荐——对内部容积大的体有用——对体积和表面积比小的薄复杂体无用——对于CFD无边界层识别——主要对FEA分析有用Automatic自动网格：在四面体网格patch conforming考虑细节和扫掠网格sweep之间自动切换;2DQuadrilateral dominant ,kwɑdr'ltrl四边形主导triangles'tragl三角形uniform quad/tri 均匀四边形或三角形uniform quad 均匀四边形膨胀所有的方法可以应用到膨胀中除了六面体主导控制的薄壁结构的扫掠可以扫掠纯六面体或楔形网格质量mesh metrics：畸变度skewness,六面体节点数少于四面体的一半,边界层、高区率区域用六面体;对任意几何,六面体网格划分需要多步,对简单几何,扫掠Sweep和Multizone是一种简单方式;几何体的不同部件可以使用不同的网格划分方法能扫掠的部件扫掠,不能的部件hex dominant,边界层棱柱——不同部件的体的网格可以不匹配或不一致——单个部件的体的网格匹配或一致四面体特点自动、关键区域可细化、边界层,单元和节点数多Physics preference物理场偏好Tetrahedrons ,tetr'hidrn; -'hed- 四面体Hexahedron,heks'hidrn; -'hed-六面体algorithm 'lgrem算法fixed：只以设定的大小划分网格,不会根据曲率大小自动细化statistic 网格统计数值explicit 显式动力学分析relevance 关联,相关;值-100—100越大,网格越细relevance center 关联中心smoothing 平滑度transition 过渡：控制临近单元增长比;CFD、Explicit需要缓慢网格过渡,mechanical、electromagetics需要产生快速网格过渡Element Midside Nodes 单元中间节点Sizing全局尺寸控制Initial Size Seed初始尺寸种子：用来控制每一部件的初始网格种子——active assembly有效组件：初始种子放入未一直部件——full assembly 全部组件——partSpan angle center 跨度中心角：网格在弯曲区域细分,直到单独单元跨越这个角Inflation 膨胀：一般而言,这里的Inflation为整体控制,我们不用,后面可以利用Mesh-Insert-Inflation来设置具体的膨胀;——use automatic tet inflation为program controlled时,膨胀层由所有没有指配named selection的边界形成;膨胀层厚度是表面网格的函数,是自动施加的;Contact size接触尺寸Refinement细化：仅对边、面、顶点有效Mapped face meshing映射面划分Match control 匹配控制：旋转机械,取重复的一部分方便循环对称分析;Pinch 收缩：可以在划分网格时自动去除模型上的一些小特征,如边、狭窄区等,从而减少网格数;收缩只对顶点和边起作用,面和体不能收缩;Mesh-右键-Create Pinch Controls可以让程序自动寻找并去除几何体上的一些小特征,之前要在Defeaturing特征清除中设置好Pinch Tolerance收缩容差,收缩容差要小于局部最小尺寸Minimum Edge Length;局部尺寸Sizing中的type通常采用如下两类：——element size：用于设置所选中的具体,某单元体、面、边、顶点的平均边长——sphere of influence：用球体来设置单元平均大小的范围,球体中心坐标采用的是局部坐标系,所有包含在球体内的实体,其单元网格大小均按照设定的尺寸划分;为了描述球所在位置,还对其它需要定义一个坐标系;右击coordinate systems插入一个坐标系,定义origin x,y,z, insert-sizing, 设置type为sphere of influence,点击sphere center选择创建的坐标系,设置sphere radius 和element size;Inflation——Smooth transition平滑过渡——Total thickness总厚度：选项的膨胀其第一层和下列每一层的厚度是常量——first layer thickness第一层厚度Transition ratio过渡比Maximum layers边界层层数Inflation algorithm膨胀运算法则——pre前处理：tgrid算法,可以应用于扫掠和2D网格划分;——post后处理：icem cfd算法,只对patch conforming和patch independent四面体网格有效;Inflation this methodMapped face meshing映射面划分①在面上允许产生结构网格②映射面划分的内部圆柱面有更均匀的网格模式③如果选择的映射面划分的面是由两个回线定义的,就要激活径向的分割数;扫掠时指定穿过环形区域的分割数radial number of divisions：这用来产生多层单元穿过薄环面;多体部件：一个part由多个solid组成,即多个bodymesh的整体思路是“先进行整体和局部网格控制,然后对被选的边、面进行网格细化”问题同一部件能不能用不同网格需在DM中用slice分割划分,流体是否可用类似icem面网格作用Insert-Sizing-face-element size面尺寸,细化面网格起到细化体网格作用四面体的一个面组成了面网格Sweep和multizone区别：Sweep不能手动选多个源面,multizone可以选多个源面,sweep要想选多个源面需要slice成多体部件,multizone相当于将part分割了,适用于未分割且各个部分均可扫掠的;有不可扫掠部分和可扫掠部分的,先用slice分割为多体部件,再用sweep手动选择各个body的源面,其余部分tetra;Sweep的边界层需选择源面上的edge通过扫掠网格的映射面划分的使用和作用,强迫薄环厚度上的径向份数,在源面和目标面的边上设置边尺寸,有助于生成高质量的网格;多体部件：①Sweep手动源面+tetra分别划分最好sweep自动和手动效果相同②Multizone自动源面 hexa/prism、tetra差③Multizone手动指定源面最差④割后automatic同①影响网格质量的因素：几何模型：小边、狭长面、缝隙、尖锐角等“虚拟拓扑”虚拟地把小边、狭长面等合并,避免质量差的网格出现网格划分方法的选择网格尺寸的设置质量差的地方,进行局部网格加密。

ICEM CFD网格导入Workbench或ANSYS Classic的方法习惯用ICEM的朋友们有福了！很多网格高手都习惯用ICEM CFD 划分网格，导入CFX计算流体，不亦乐乎。

但是类似偶们这样做流固耦合的，是不是经常遇到不好自动划分的网格呢，这里就需要用到ICEM的强大前处理功能，但是处理完了又出现问题，网格搞不到ANSYS里面，怎么办呢。

在下拜读了“如是我闻”版主的名帖《将模型从Classic导入WB(限V11)》网址如下：/thread-780946-1-1.html深受启发，遂在AWB中试验，终于被我搞定。

提醒大家，不要随意关闭DM和UG，因为ICEM需要对模型的链接才能和AWB链接，当然，这仅限于在一个project里面完成整个分析的朋友。

闲言碎语不要讲，上图细说。

1.UG中建立的模型，10×10×10的方块。

2.打开AWB，建立新的项目，这里不用细说了吧。

3.这个是主界面，注意，这里不要关闭UG，不关闭的话导入更便捷，直接点linkto active cad geometry就行了，如果不行的话就点link to geometry。

这里使用了更主流的方法，点New geometry，就是绿色的那个DM4.进入DM，File→import geometry，导入刚才的方块，保存，别退出。

5.回到主界面，有没有人兴奋的发现这里有个蓝色的小图标，Proceed to Advanced Meshing，没有发现或者不感到兴奋的人可能是因为没有选中绿色的DM项目。

6.画网格吧，这里省略1万字。

7.画完了保存，这里关不关闭这个就没所谓了，不过不差这一个窗口。

回到主界面，这回发现左边多了一个灰色图标：New FE Model，这个就是我们所要的关键一步了。

没有发现的药选中右边目录树中蓝色的图标才行。

8.这个界面大家不熟悉，我也不熟悉。

（别丢鸡蛋）先create skin components，之后在geometry synthesis上点右键选中initial geometry，这个模块里的内容就算完成了。

94 精通CFD工程仿真与案例实战—
—FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot
图2-179 设置周期性网格参数 图2-180 周期性网格 2.3.4 ICEM CFD 划分棱柱边界层网格
1．进行棱柱网格划分的目的
为了更好地模拟边界层效应，并使网格和表面的正交性更好。

通常用户可以利用ICEM CFD 12.1强大的棱柱层网格划分功能对某些特定曲面划分棱柱层，如图2-181所示。

图2-181 棱柱层网格
2．棱柱网格的生成步骤
用户在创建棱柱层网格时，其具体划分步骤如下，之后本节将对各个步骤做出详尽的介绍。

（1）设定全局棱柱层参数。

（2）选择产生棱柱层的部件，通常为壁面边界。

（3）为每个部件设定局部参数，设定完成之后，将会覆盖全局设定。

如果用户采用默认参数0，则会采用全局设定。

（4）选定是否从存在的网格开始。

（5）选定是否作为体网格的一部分运行。

3．棱柱网格的设置参数
（1）全局参数。

跟上一节划分非结构网格类似，用户在为实体划分棱柱形网格时，首先要对实体棱柱层进行全局参数设定，以期获得一个初步的棱柱网格划分。

单击→，即可弹出如图2-182所示的棱柱层网格全局参数设置面板。

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。