涡轮冷却叶片参数化造型与网格自动生成
岳孟赫;刘勇;刘闯;赵璐
【摘 要】为提高涡轮叶片的数值计算效率,开发出基于参数控制的涡轮叶片模型软件.可实现叶片模型重构 、计算域分区、结构化网格生成过程的自动完成和参数化控制,使得叶片的造型和网格生成过程简单化;对生成网格进行数值模拟计算,计算结果表明:生成网格在满足叶片数值计算精度的前提下,工作量大大减少,网格生成效率极大提高;在模型调整时,只需更改相应参数即可快速更新模型,缩短模型的生成周期,提高设计工作的可重用性.%In order to improve numerical efficiency of
turbine blade computation, the model software of turbine blade based on
parameter control was developed, the software can achieve the function of
the modeling, the division of computational domain and the structured
grid generation automatically, which will simplify the blade design greatly.
The mesh file that is generated automatically can be applied to numerical
simulation. The result shows that the software can reduce labor operation
without any loss in the precision of blade numerical computation which
improves the grid-generation efficiency greatly. The model can be rebuilt
文章来源：安世亚太官方订阅号（搜索：peraglobal）
ANSYS Fluent Meshing 是一款高级流体仿真前处理工具，具备从几何到求解的完整工作流程。
其前身是Tgrid非结构体网格生成工具，并在最近的几个版本新增了Fluent风格的操作界面
与几何导入技术，目前已经成为ANSYS主推的流体前处理软件。
图1 ANSYS Fluent Meshing前处理工具
一、 Fluent Meshing有哪些亮点
作为高级的网格划分工具，如果没有几招“看家本例”来处理复杂的网格问题，那肯定是无
法让人信服的，也就不能体现自己“高级”的身份和定位。当然，Fluent Meshing具备多种
强大稳定的网格处理技术，是一定不会让大家失望的，下面就通过几个典型的特色做以介绍。
1、超级“高效”的网格划分速度
随着计算机的发展，越来越多的流体仿真问题需要我们使用更为复杂与细致的几何，对应的
网格数量也越来越大。目前，千万级的网格已经成为大多数产品流体仿真工作的一个常用量
级，为此，我们需要更快的网格划分效率来支持工作的进度要求。
Fluent Meshing具备极为高效的体网格生成技术。测试案例显示，在如下表所示的单机工作
站上，Fluent Meshing生成5亿四面体网格所需的时间仅有75分钟，对应的网格文件（约
29 Gb）输出时间也不超过11分钟。相比之下，其他流体工具在网格划分的速度上，就远远
的落在后面了。
图2 ANSYS 流体网格划分效率对比
实际上，对于相对复杂的几何外形，Fluent Meshing生成1000万体网格也只需2-3分钟，而
且稳定性好，内存利用率高，输出文件速度快，是提升流体工程师工作效率的必备工具。
2、丰富的网格 “后”处理技术
作为一名Fluent流体工程师，可以说我们对*.msh（或*.cas）格式的网格文件是又爱又恨。
爱它的原因自不用多说，它是Fluent求解器最常用的网格格式；恨他的原因也不在少数，
ICEM CFD常用专业术语解析
利用ICEM CFD进行网格划分，是需要了解一些专业术语的。主要是为了方便交流。ICEM
CFD是一款全英文的软件，至今尚无官方简体中文版，因此，对于术语，我们尽量使用英文，同样是为了方便交流。否则根据个人英文水平的不同，翻译成中文也是五花八门。好吧，闲话不多说，让我们开始吧。
Part
Part是一个非常重要的名称，我也不知道该如何去翻译它，通常都称之为part。类似于hypermesh中的component，主要用于模型组织。其相当于一个容器，我们可以往part中添加几何和网格。相当多的流体求解器无法识别边界，因此part的作用就非常重要了，我们通常需要在网格生成之前，将几何组织成一个个的part，这样在网格生成之后，导入到求解器中，能方便求解器识别。另外，在一些选取操作中，也可以利用已构建的part进行选择。比如非结构划分中，设定各part的尺寸、按part进行划分等操作。建议在几何生成后（通常是几何修补创建拓扑后），即进行part构建。
Body
Body可以翻译成体或体区域，但是有别于几何体。实际上在ICEM CFD中是没有几何实体的概念的，封闭的面在网格生成中会被当作体。之所以在这里强调Body，主要是因为其与CFD计算中一个重要概念“计算域”相关的。通常一个Body对应流体计算中的一个计算域，后面会谈到交界面的问题，到时候Body的作用就很重要了。我们可以在生成网格之前人为的创建Body（自动生成体网格时必须创建Body，分块生成体网格时可以不创建Body），
如果不创建Body的话，软件会自动搜索几何，封闭的区域会被当作一个Body。块结构网格的Body是利用Part创建的，通过将不同的块放入不同的Part，以便于在求解器中识别为计算域。
Block
ICEM CFD利用拓扑块的方式创建六面体网格，每一个拓扑块均为六面体。有两种创建块的方式：自顶向下及自底向上方式。两种方式均有其优缺点，在实际应用过程中，常常混合使用。
第一章 介绍
ICEM CFD 工程
Tutorials目录中每个工程是一个次级子目录。每个工程的目录下有下列子目录：import, parts, domains, mesh, 和transfer。他们分别代表：
• import/: 要导入到ICEMCFD中的集合模型交换文件，比如igs，STL等；
• parts/: CAD模型
• domains/: 非结构六面体网格文件(hex.unstruct), 结构六面体网格分区文件(domain.n), 非结构四面体网格文件(cut_domain.1)
• mesh/: 边界条件文件 (family_boco, boco)，结构网格的拓扑定义文件(family_topo, topo_mulcad_out), 和Tetin几何文件(tetin1).
• transfer/: 求解器输入文件(star.elem), 用于Mom3d.的分析数据
mesh目录中Tetin文件代表将要划分网格的几何体。包含B-spline曲面定义和曲线信息，以及分组定义
Replay 文件是六面体网格划分的分块的脚本
鼠标和键盘操作
鼠标或键盘 操作 功能
鼠标左键 点击和拖动 旋转模型
鼠标中键 点击和拖动 平移模型
鼠标右键 点击和上下拖动 缩放模型
鼠标右键 点击和左右拖动 绕屏幕Z轴旋转模型
F9 按住F9，然后点击任意鼠标键 进行操作的时候进行模型运动
F10 按F10 紧急图象Reset
第二章ICEM CFD Mesh Editor界面
The Mesh Editor, 创建修改网格的集成环境，包含三个窗口
• The ICEM CFD 主窗口
• 显示窗口
• The ICEM CFD 消息窗口
主窗口
主窗口中除了图形显示区域，外，还有6个radio按钮：File, Geometry, Meshing, Edit Mesh and Output.
The File Menu
