ICEM网格拓扑划分 (2)
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ICEM万能网格方法众所周知,ICEM CFD以其强大的网格划分能力闻名于世,同其他类似网格划分软件一样,ICEM提供了结构网格和非结构网格划分功能。
结构网格质量一般较高,有利于提高数值分析精度,但是对于过于复杂的几何体,其缺点也是显而易见的:需要耗费大量人力思考块的划分方式,且经常造成局部网格质量偏低的局面。
而非结构网格因其快速、智能化划分方式获得了人们的青睐,但其网格形式一般呈四面体或三角形,不易于流动方向垂直,进而经常造成数值扩散。
那么有没有更好的网格划分方式,能够将结构网格和非结构网格的优点结合在一起,既能又快又好的生成网格、又提高计算精度呢?答案是肯定的。
CFD资料专营店老板在研究所搞数值计算多年,对于网格划分更是非常熟悉,在这里总结了ICEM CFD中两种核心技术----六面体核心网格和混合网格技术的使用方法,这两种办法可以说适用于所有复杂几何体,是万能的!希望能够为因几何结构过于复杂、苦于无法做出较高质量结构网格、却又不想使用非结构网格的同仁们提供新的思路,帮你们打通网格难关!一、六面体核心网格技术ICEM CFD中有一种新技术,即六面体核心网格技术,其原理是首先生成四面体网格,然后通过先进算法,将大部分区域内的四面体网格破碎、整合成六面体网格,只有在几何非常复杂或者边缘地带才会保留四面体网格。
这样生成的网格集合了四面体网格和六面体网格的优势,既节省时间;因为大部分区域是结构网格、完全可以与流动方向垂直,因而能够保证计算精度。
除此之外,六面体核心网格还能在四面体网格的基础上减少约60%-80%的网格数量,非常有利于充分利用计算机资源,加快计算时间。
效果如图所示:(图1)未使用六面体核心网格技术的网格截面(图2)使用六面体核心网格技术后的网格截面操作过程和过程讲解请见文件夹“六面体核心网格范例1”及“六面体核心网格范例2”。
二、混合网格技术对于一些工程或学术问题,几何具有如下特征:部分区域非常规则、简单,适合使用结构网格划分;另外的区域几何形状很复杂,使用非结构网格划分更容易。
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。
一、ICEM网格划分步骤
1、在solidworks、workbeach等建立模型(最好模型另存为.txt格式
)
2、在ICEM中导入计算模型
3、建立一个文件夹,并选单位。
最后点击apply,导入模型。
4、修复公差
默认参数,点击Apply。
5、生成BODY。
首先点击该按钮后,用鼠标左键点击模型,在不同的点上点击模型两次,然后点鼠标的中键。
最后单击Apply。
6、指定inlet、outlet、wall-inner、wall-outer 。
选面的时候一定要选完所对应的线。
7.file-GM-save GM as (保存到自己所见的文件夹里面)
8.mess mess尺寸大小,max element(根据模型大小设置)
9.生成mesh computer mesh。
10.用三菱柱网格细化边界特征,点击Prism 点击WALL 设置
Hight ratio 1.3 numlayer 5(表示增长率1.3 一共五层边界层) 视具体情况而定
11.编辑mesh --平滑mesh--UP TO MESH -0.4
12、检查mesh ,出现下面对话框后点击Yes,删掉多余的不相关的线。
12.file save project as
13.out --select solver--写出文件
最后生成如下文件。
ICEM多个周期的非结构化网格划分方法1.首先划分好一个周期内的非结构化网格,在此网格内定义有周期性边界的part,如果该part名称定义为periodic,为了后续工作的顺利,建议修改,否则读入fluent中会出错。
2.选择Edit mesh 中的transform mesh,rotate 按钮,如下图所示:面板中可以选择复制的个数,rotate轴,旋转的角度,需要把merge node 和delete duplicate elements选项勾上,merge node建议用Automatic.点击确定即可。
3.导出mesh,导入fluent中时,旋转时的周期性边界会生成一个中间截面,fluent默认为wall,修改为interior即可使用。
注意事项:1.ICEM网格中分为体网格和边界网格,旋转时不可以分别旋转,可以通过显示体网格以及所有的边界网格来实现,但网格较大时不推荐,可以将所有part 和mesh隐藏起来,选择使用工具条上的第4个按钮,选择全部element)。
2.旋转时merge node的tolerance如果ICEM的默认值不合适,会造成周期性边界无法完全重合,因此ICEM导出网格时会出现not referenced by grid 的错误,直接skipping 周期性边界的part,例如如下错误:Warning: found face with periodic nodes near node 183, but no twin face. Warning: found face with periodic nodes near node 62, but no twin face. Checking mesh:interior faces : 318864interior walls : 3024boundary faces : 8672Creating face section for 330560 faces.318864 faces of part FLUID.698 faces of part INLET.684 faces of part OUTLET.Skipping part PP (not referenced by grid).4266 faces of part WALL.自然无法导入到FLUENT中,FLUENT提示的错误为:Building...meshCell Centroid is xc -96.902191 yc 105.333557 zc 59.888897 WARNING: cell 5 of thread 9 has NULL face pointer 3.Clearing partially read grid.Error: Build Grid: Aborted due to critical error.Error Object: #f解决此类错误的方法为:重新加密周期性上的网格或者向反方向旋转同样的角度,总之使ICEM能够采用默认的tolerance,进而正确输出周期性边界的part即可。