【小白的CFD之旅】21 网格划分软件的选择

网格划分主要软件网格划分——连续空间的离散化。

主要软件：ICEM-CFD（Ansys Inc）：最NB的网格划分软件，主要四个模块：Tetra（水平最高）、Hexa（用起来方便）、Global（难得的笛卡尔网格划分软件）、AutoHexa（算是垃圾，有那幺一点点用处）。

接口贼多，几乎支持所有流行的CFD软件使用方便，一个月内可以学会，两个月就可以针对课题努力了。

这个软件还有后处理模块Visual3，但是目前说来还没有听过哪个兄弟用过，我也没用过。

Gridgen（Poinwise Inc）：你要学习网格理论，用它比较好，你要和它一起来完成网格，不能靠它自动给你个复杂网格。

结构网格划分很好。

帮助文档有些标新立异了，很多术语就是难为大家这些入门级别的，实体不叫实体，它非得说是Database，何必呢！Gambit（Fluent Inc）：好学、好用。

就是要拖着一个Exceed当靠山，功能强大。

但是占用内存比较多，常常会跑死机（不是个别的问题）。

CFX-build（Ansys Inc）：基于Patran的非结构网格划分软件，会Patran就会它！功能自不用说，Patran有多猛，搞FEA/CAE的兄弟都知道。

CFD-Geom（CFDRC Inc）：好学，不过有些概念要仔细领会，最好是对拓扑与网格结构、类型比较熟悉。

Patran（Msc Inc）、Hypermesh（Altair Inc）：这两个不说了FEA方面的猛将，CFD也可以借鉴。

以上按功能和在CFD领域的适用范围分类。

TrueGrid六面体网格划分工具TrueGrid六面体网格划分工具中文名称：TrueGrid六面体网格划分工具英文名称：Scientific.Truegrid版本：V2.1.0发行时间：2001年09月制作发行：XYZ Scientific Applications, Inc地区：美国语言：英语世界著名、专业通用的网格划分前处理软件，支持大部分有限元分析(FEA)及计算流体动力学(CFD)软件；全交互式﹑批处理﹑宏和关键字操作；可快速地建立复杂几何物体的网格；支持一般CAD/CAM 所输出的几何形状如: AutoCAD﹑Pro/Engineer﹑I-Deas﹑Ansys 等；与有限元分析(FEA)软件如Ansys﹑Abaqus﹑Adina、Sysnoise、Ls-Dyna﹑Autodyn﹑Marc ﹑Nastran和流体动力学分析(CFD)软件如Fluent﹑AutoReagas﹑CFX﹑CFdesign、Star-CD、Phoenics、NUMECA、Tascflow等具有接口。

CFD分析中如何选择有效网格系统同步CFD是CFD中一类新的工具，它帮助结构工程师在三维结构CAD模型中仿真现今产品的流体流动和传热情况。

对于三维仿真和分析而言，最重要的步骤就是网格和创建有效的网格系统。

本文讨论了为什么矩形自适应网格是先进技术，以及如何有效为新设计选择网格，从而极大降低精确分析所需的时间，提高产品设计效率。

网格的需要和选择1. 为何首先需要一个网格系统在进行任何CFD分析之前，考虑所需的网格系统是非常有必要的。

所有的CFD分析都是建立在控制流体动力学现象的微分方程之上，这些微分方程有Navier－Stokes 方程、能量守恒方程等。

众所周知，这些微分方程是无法获得解析解的（除非进行大量的简化）。

因此，只有采用“离散化”才能进行求解。

通过在整个分析区域上覆盖一个虚拟的网格系统的方式，将所考虑的区域划分成许多小的体积或单元格。

对小体积内和小体积之间所考虑特性的变量（速度、压力和温度等）进行假设。

因此，可以推导得出这些微分控制方程的近似形式（也就是所谓的有限体积法），只要这个体积足够小，这一体积内的控制方程就足够有效，从而在整个区域内的控制方程也足够有效。

最后，通过迭代的方式求解这些代数方程，从而获得相应的结果。

很明显，网格划分是最终获得控制微分方程合理精确解的一种方法，所选择的网格大小和细密程度对求解的精确度有很大影响。

网格系统类型的选择，网格的形状和排列可以是任意的，只要定义的网格能方便可靠的获取精确结果，这一网格就是良好的网格。

然而，这一“只要”字眼是非常重要的限定。

经验表明，对于任何实际应用，为CFD计算选择网格系统时，必须考虑以下影响因数：•定义问题和以后做相应修改所需的时间；•易于获得良好、精确结果；•解的强壮性和可靠性；•计算速度和存储。

这就是为什么CFD计算网格系统的选择是一项重要的工作。

2. 网格系统如何进行选择在用于CFD分析的网格系统选择时，有以下两个非常重要的方面。

CFD相关软件介绍2.1CFD及Fluent软件简介2.1. 1CFD数值模拟方法及Fluent软件CFD方法是对流场的控制方程组用数值方法将其离散到一系列网格点上，并求其离散数值解的一种方法。

控制所有流体流动的基本规律是:质量守恒定律，动量守恒定律和能量守恒定律。

山它们可以分别导出连续性方程、动量方程和能量方程，得到纳维尔一斯托克斯偏微分方程组，建成N-S方程组。

N —S方程组是流体流动所必须遵守的普遍规律。

在守恒方程组基础上，加上反映流体流动特殊性质的数学模型（如湍流模型、燃烧模型、多相流模型等）和边界条件、初始条件构成封闭的方程组来数学描述特定流场、流体的流动规律。

FLUENT公司开发的FLUENT6. 1. 12及以后版本可以计算从不可压缩（低亚音速）到轻度可压缩（跨音速）直到高度可压缩（超音速）流体的复杂流动问题。

FLUENT6.1.12本身所带的物理模型可以准确的预测层流、过渡流和湍流，多种方式的传热和传质、化学反应、多相流和其它复杂现象。

它可以灵活的产生非结构网格，以适应复杂结构，并且能根据初步计算结果调整结构以进行进一步精确讣算。

对于所有的流动，Flueni都是解质量和动量守恒方程。

对于包括热传导或可压性的流动，需要解能量守恒的附加方程。

对于包括组分混合和反应的流动，需要解组.分守恒方程或者使用PDF模型来解混合分数的守恒方程以及其方差。

当流动是紊流时，还要解附加的输运方程。

2.1. 2前处理软件GAMBIT简介GAMBIT软件是面向CFD儿何建模的网格生成软件，已包含全面的儿何建模能力，既可以在GAMBTI内直接建立点、线、面、体的模型，也可以从PRO甩，UG, CATAI, ANSYS, PATRAN等主流的CADC/AE系统导入儿何和网格。

GAMBIT具有强大的网格划分能力，可以使网格有多种形状。

对于二维流动，可以生成三角形和矩形网格;对于三维流动，可以生成四而面体、六面体、三角柱和金字塔网格;结合具体的讣算，还可以生成混合网格，其自适应功能，能对网格进行细分或粗化，或生不连续网格，可变网格和滑动网格。

WorkBench ICEM CFD 网格划分入门【1 】111AnsysWB里集成了一个异常重要的对象：ICEM CFD.它是一个建模.划分网格的集成对象,功效异常壮大.我也只是蜻蜓点水的用了几回,感到确切异常棒,以前碰到庞杂的模子,用过几个划分网格的对象.但这是我认为最便利和最具效力的.网格划分很大程度上影响着后续的仿真剖析——信任列位都有所领会.而ICEM CFD特殊长于划分六面体网格,信任无论是构造或流体（当然铁别是流体）,都邑得益于它的威力.ICEM CFD建模的才能不敢奉承,但划分网格确切有其独到之处.教程开端前,作一个简略的道理介绍,方面没有应用过ICEM CFD的同伙懂得重要的义务：111如下图：1：白色的物体是我们须要划分网格的,但是它异常不规矩.2：这时刻你必定想：怎么这个不规矩呢,如果它是一个方朴直正的外形多好（例如红色的谁人外形）01111于是有了如许一种思惟：1：对于异型,我们用一种规矩外形去描写它.2：或者说：假如目标外形异常庞杂,我们就用许多规矩的,简略的外形单元合成在一路,去描写它.之后,将网格划分的设置,做到规矩外形上.最后,这些规矩,经由过程最初的“描写”关系,主动的“映射”到本来的庞杂外形上——问题就得到懂得决ICEM CFD恰是应用了这种思惟.如下是一个三通管,在ProE里做得02在ProE里面直接启动WB进入WB后,选择如下图：03111如下：1：代表工作空间里的实体2：代表某实体的子实体,可以掌握它们的开关状况3：掌握显示的地方04下面须要创建一个Body实体这个实体代表了真实的物体.这个真实的物体的外形由我们导入的外形来界说.——我们导入的外形其实不是真实的实体.这个概念要清楚.但是往后根本上不会对这个真实的实体作什么操纵.这种处理方法主如果为工作空间内有多个物体的时刻预备的.051：点击“创建Body”2.3：点选这两个点4：于是创建出一个叫“Body”的实体操纵中,左键选择,中键确认,右键完成并退出——相似的操纵办法许多地方用到,要多演习,往后就不特殊说清楚明了06下面须要创建我们最须要的器械：谁人“规矩的外形”ICEM CFD里,这个实体叫 Block可以如下方法创建之：07留意到我们如今多了一个黑框,怎么样,够规矩吧？呵呵,开个打趣.还必须对这个黑框进行须要的“裁剪”之后才干用来“描写”我们的目标实体0809修剪Block实体的第一步是一个益智的工作：我们无妨简略绘制一下计谋：因为我们的现实物体像一个变形的“T”形,是以,无妨就用“T”来变形.最后要保存的部分用圆圈暗示,不要得部分用“X”.如下图：10如图：1：选择“Split”对象2：应用默认的第一个办法3：选择“选线”按钮4：在Block的黑线上选择,并“切”出一条黑线.5.6.7.8.9：以此类推.11最后的成果应当相似下图121：选择“Delete Block”2：选择“选择B lock”按钮3：删除不须要的部分.13得到相似的图形：14开端调节点的地位：1：选择“Move 极点”2：选择默认办法3：选择“多选”——填补一个,我们一向应用Y向视图！5：将Y固定掉落4：选择“选择点对象”6：之后调节Block的极点,到相似下图的地位15留意到在每个Pip的弯处,Block与Pip不克不及很好的贴合,这是因为我们的Block照样光滑.是以,须要持续“Split”现有的Block,并持续调节Block的极点.办法就是反复上面的步调,这里就不罗嗦了.细分和调节后的图形相似下图,当然寻求完美的同伙还可以持续细分——不过须要掌控一个度的问题,因为细分得太多,也就掉去“用简略描写庞杂”这个动身点了.16下面要做的是从Block到Pip的“对应关系指定”工作.——尽管现有已经有了描写Pip的Block,但一些细节的地方,须要手工指定它们的对应关系,在庞杂模子中尤为如斯.因为尽管软件有很大程度的智能,但它毕竟无法完整的主动的剖析出我们须要的对应关系来.关于指定“对应关系”的演习,最好请同伙们按照ICEM CFD 自带的教程来做几回.特殊是调节Block的极点技能,和往后流体盘算的网格质量有很大关系,不熟习的同伙须要补补课了.如下图：我们须要将Block上的这四个边同Pip三通处的衔接部分“绑定”在一路.相当于告知软件：“往后这四条边就代表了这两条圆弧哦！”17办法如下：1：选择“Associate”2：选择“Edge to Curve”——Edge是Block上的,Curve是Pip 上的3：选择Edges——留意这时必须要多选.4：再选择“Curve”——这时刻也要多选5：中键确认后,留意到已经制订了对应关系的边变成绿色.18下一步就可以应用主动指定的功效了：1：选择“Associate”2：选择主动捕获3：肯定4：留意到如今Block已经“完美”的包裹住Pip19别的,要将三个管口的Block的Edge和Pip的Curve“指定”对应关系,办法就和上面指定衔接处的时刻一样.请大家自行操纵了.20之后,就可以设定Mesh的参数了.1：打开实体参数设定窗口2：MaxSize设置为5——偏向对了今后往后可以调节到更小.3：HeightRetio设置为0.64：确认21激活适才的设置,为Pre-Mesh做预备1：选择“Pre-Mesh 参数”2：默认更新所有设置3：确认22预览Mesh：1：设置为实体状况2：显示设置的推举选项,同伙们可以自行调节3：成果应当和右图相似23关怀一下Mesh质量：1：打开Mesh质量检讨2：选择“Angle”——有许多种评价网格质量的办法,我比较爱好这个3：右键点选不睬想的部分4：选择“Show”5：这些单元格是今朝的设置情形下,不太幻想的地方24有许多种办法改良单元格的质量比方我在Bolock上,响应的地方添加了一条线,调节的地位后,从新应用一次“主动包裹”——办法同前面的讲述再次更新Pre-Mesh参数后,审查质量,适才的不良已经清除.25重要提醒：1：在制造Block的时刻,Block极点的地位,Bolock细分的后果,都可以在如许的轮回操纵中得到直不雅的成果.2：划分网格,我小我认为无外乎两步：一个清楚的思绪,和不竭的优化.前者须要见多识广,后者须要耐烦细心.假如是做构造剖析,在这一步可以打住了,直接生成最终的单元格文件即可;但做流体的同伙还须要持续：做流体的鸿沟层.1：创见O型格也是一种Split2：选择创建O型格3：选择所有的格体4：选择出.进口（不须要O型构造的面）26不雅察个中一个口:1:绿色的线是本来Block的Edge(因为我们本来制订了它和Pip上物理启齿的对应关系所以变成了绿色)2:小一点的黑色线,代表了往后的O型格体——ICEM CFD创建O型格的工作仍是在Block上开展的.27在O型格上设置鸿沟层的参数1：打开参数设置2：设置“线参数”3：选择一条衔接O型和边沿的联线4：往后鸿沟层为六层,是以格点为75：接近外缘的厚度暂定为0.2——往后可以调剂6：选择“复制参数”的功效7：将这个设置复制到所有相似的线上个中MeshLaw设置很有意思,同往后的求解器,液体属性等均有关系.有兴致的同伙本身去研讨了.我选择的是“Exponential1”28留意到此时O型到边沿的距离,就是我们方才设置了曾数等信息的那条黑线,还比较长是以,做如下修正：1：选择修正Block1.5：选择修正边长2：选择须要修正的边3：输入距离（留意“绝对距离”和“相对距离”的不同）29可以从新勾选“Pre-Mesh”留意到如今已经有O型构造了.30后续的工作中： 1：可以在“Pre-Mesh”上右键,选择“转换为非构造化网格”2：可以应用菜单项,输入须要后续剖析的软件的对应格局.3132结论：1：Ansys 的WB,对ICEM CFD的集成今朝（至少我应用的版本）,其实不完美.譬如ZCCBEST同伙提出的若何保持参数化的问题,我也不知道是否能实现.但我想第一,ICEM CFD是异常棒的Mesh对象,重要照样用在庞杂模子的Mesh上,并且着重于Mesh本身.举例说,我用Maya制造的庞杂模子,也可以在ICEM CFD中进行网格划分,并且生成的BLOCK文件可以被单独的保管下来,往后假如修正不大,则直接挪用BLOCK文件,反复应用之即可（当然一般要做一些小的修正）.第二：今天或许不克不及实现某些我们愿望的功效,并不是明天不成.我想来论坛的同伙更多的是抱着进修的目标,所以请临时把软件的瑕疵放一放,而不竭地,毫无偏看法去进步本身第三：从Ansys近两年的成长看,我信任我们期望的那些宜用功效,肯定会被完美.比方就我知道的：Ansys正在斟酌将Ansoft,Fluent等才收购的重量级软件也集成到WB中来.是以,我建议大家,在“幻想状况”到来前,不竭地进修进修再进修,从而争夺领先一步,步步领先！2：回想我所发的几个教程,其实很大程度上是想为同伙们抛砖引玉,引诱不熟习仿真软件的同伙懂得这个范畴——毕竟我们在这方面也太落伍了,许多行业根本没有这种意思.同伙们或许为不合的公司打工,但往后的临盆,何尝不都是用的我们中国人的资本.能勤俭点是一点,于公于私都不无大利——至少我们要知道可以怎么样将这些器械用于我们的设计吧.是以我真心的建议大家配合扶植这个板块,忘我的交换日常的心得,真正达到配合进步的目标.唉,不当心写多了.忘却了“少说多做”的原则,但想到确切是发自肺腑的文字,不忍删除,就以之与同伙们共勉吧——好累,抽根烟先！。

FLUENT操作过程及参数选择FLUENT是一种用于模拟流体力学问题的商业计算机软件，由ANSYS公司开发。

它采用计算流体力学（CFD）方法，用于模拟和分析流体流动、传热、化学反应和其他与流体相关的问题。

在FLUENT软件中，用户需要选择适当的操作过程和参数以进行模拟分析。

下面将详细介绍FLUENT的操作过程以及常见的参数选择。

操作过程：1. 几何建模：在使用FLUENT之前，必须先进行几何建模，以创建流体域和边界条件。

可以使用专业的三维建模软件（如CATIA、SolidWorks 等）或使用FLUENT提供的基本几何建模工具。

2.网格划分：在几何建模之后，需要对流体域进行网格划分。

网格的划分质量直接影响模拟结果的准确性和计算效率。

FLUENT提供了多种网格生成方法，如结构化网格、非结构化网格和混合网格。

根据具体情况选择合适的网格划分方法，并确保网格质量良好。

3.物理模型：在模拟之前，需要选择适当的物理模型以描述流体的行为。

FLUENT支持多种物理模型，如流体动力学模型、传热模型、湍流模型、多相流模型、化学反应模型等。

根据实际情况选择合适的物理模型，以获得准确的模拟结果。

4.数值方法：选择合适的数值方法对流体流动进行离散化计算。

FLUENT提供了多种数值方法，如有限体积法、有限差分法和有限元法等。

选择合适的数值方法可以提高计算精度和稳定性。

5.边界条件：为流体域的边界设置适当的边界条件。

边界条件描述了流体在边界上的特性，如流量、速度、温度、压力等。

根据实际情况选择合适的边界条件，并设置相应的数值。

6.运行模拟：设置好物理模型、数值方法和边界条件后，可以开始运行模拟。

FLUENT将使用所选的数值方法和物理模型，通过迭代计算的方式求解流体力学方程组。

7.后处理：模拟运行结束之后，可以对计算结果进行后处理。

FLUENT提供了多种后处理工具，如可视化工具、图表生成工具、数据输出工具等，可以对模拟结果进行分析、比较和展示。

【⼩⽩的CFD之旅】20计算区域的构建⾃从上次在⾷堂听了⼩⽜师兄关于计算⽹格的⼀些问题后，⼩⽩决定在寒假期间好好的补习⼀下关于计算⽹格的划分内容。

在之前⼩⽩也接触了⼀些CFD软件，像Fluent，CFX等，在做案例的过程中同城使⽤的是别⼈已经提供好的计算⽹格，严格说起来⼩⽩还没有⾃⼰动⼿⽣成过计算⽹格。

这下真正说起要动⼿创建⽹格，⼩⽩还真的是懵了，不知道从哪⼉下⼿。

⼩⽩找到了黄师姐。

“师姐，我们考完试了，有什么任务分配需要我做的么？”⼩⽩在QQ上问。

“考完试了呀，那就可以认真的学习⼀下流体仿真的内容了，现在项⽬上很缺⼈⼿。

”黄师姐回复。

“恩，就是有⼀些关于这⽅⾯的问题要请假⼀下。

这半年我练习了很多流体计算案例，但是对于真正的⼯程问题，还是存在很多的问题。

最基本的问题，⽐如流体计算区域的创建，到底该怎么弄呢？”⼩⽩问。

“你说的是计算域的构建问题，噢，对于新⼿来说还真有⼀些问题需要注意。

”计算域是什么“⾸先你要清楚，计算域是流体计算所要考虑的区域，其包含了时间域和空间域。

空间域好说，就是我们告诉计算机所要求解计算的区域的长宽⾼等⼏何尺⼨，⽽时间域则指的是我们告诉求解器需要考虑的时间范围。

⽐如说要考虑管道内部流体流动特征，那么空间域则指的是管道内部流体所能够到达的空间范围，⽽时间域则取决于我们所要考虑的时间段，是1秒钟还是1⼩时，取决于我们⾃⼰。

”"流体计算域，指的是流体能够达到的区域，但是我们知道，我们⽬前所⽤的CFD求解器除了能够解决流动问题之外，还能解决热问题。

因此虽然流体⽆法在固体中流动，但是热量可以，温度可以在固体中分布。

所以流体计算域中除了流体域之外，还可能包含有固体区域。

”“除了流体域和固体域，在流体计算过程中，⼀些特殊的模型还可能包含⼀些特殊的区域，他们都是流体域的⼀些简化形式。

⽐如说模拟多孔隙结构的多孔区域，模拟发热的源区域等，这些其实也都是流体域，只不过简化了⼏何模型⽽已。

第一章Fluent 软件的介绍fluent 软件的组成：软件功能介绍：GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak专用的热控分析CFD 软件软件安装步骤：step 1: 首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，提问设定密码等，可忽略或随便填写。

step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；step 4：安装完之后，把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x为安装的盘符）；step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 6: 从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。

注：安装可能出现的几个问题：1.出错信息“unable find/open license.dat"，第三步没执行；2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作文件时，进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件删除即可；3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:\usersa） win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；b） xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:\users,重起检查。