ANSYS ICEMCFD自動體網(wǎng)格生成PPT課件

1、體網(wǎng)格劃分體網(wǎng)格劃分 自動創(chuàng)建三維網(wǎng)格單元填充空間 一般為 “非結構”主要為 四面體網(wǎng)格 全三維分析二維分析不能真實模擬 內/外流動模擬 結構化實體建模 熱應力 更多內容! 標準流程 從幾何開始Octree tetra（八叉樹四面體）Robust（魯棒性）Walk over featuresCartesian（迪卡爾）最快必須設定尺寸 從已存在的網(wǎng)格開始 Delauney/T-grid 快速 Advancing Front 梯度光順，尺寸過渡 六面體核心網(wǎng)格 全六面體 同時存在幾何和面網(wǎng)格 部分模型已存在網(wǎng)格 增長層 “棱柱” “多區(qū)域” Block第1頁/共38頁 網(wǎng)格計算 網(wǎng)格 完成網(wǎng)格

2、體網(wǎng)格 生成棱柱網(wǎng)格 (可選) 作為分開的過程 也可以隨四面體網(wǎng)格生成自動劃分 一般步驟一般步驟 首先設置體網(wǎng)格參數(shù)全局參數(shù)設置 體網(wǎng)格參數(shù) 選擇網(wǎng)格類型 在網(wǎng)格類型下選擇網(wǎng)格生成方法 為特定方法設置選項 設定網(wǎng)格尺寸 全局 作為面網(wǎng)格 局部局部/面/線 網(wǎng)格 設置 作為面網(wǎng)格 限于從幾何開始 Octree（叉樹） Cartesian（迪卡爾） 定義體區(qū)域 一般在復雜模型上進行Octree劃分 多區(qū)域 定義密度區(qū)域 (可選) 在體內幾何不真實存在的區(qū)域定義網(wǎng)格尺寸 導入/創(chuàng)建表面網(wǎng)格 作為面網(wǎng)格 對于 Delauney, Advancing Front, T-grid, Hex-Dominan

3、t 所有這些類型采用全局和局部網(wǎng)格設置，從幾何開始自動創(chuàng)建網(wǎng)格而不需要用戶干預， 如果有疑問，可以先生成面網(wǎng)格，然后從面網(wǎng)格開始。第2頁/共38頁定義材料點定義材料點 定義體區(qū)域可選用于復雜幾何多體區(qū)域幾何 - 創(chuàng)建體材料點兩點中心任意選擇兩點使其中點在體區(qū)域內首選在特定點通過體內點在體內定義體區(qū)域由拓撲關系通過設置封閉曲面定義體必須首先建立診斷拓撲整個模型自動定義所有體已經(jīng)選擇的面用戶從封閉體選擇面第3頁/共38頁網(wǎng)格類型網(wǎng)格類型 四面體/混合 最普遍 四面體 帶有六面體核心網(wǎng)格 六面體網(wǎng)格 (cartesian) 填充主要區(qū)域 四面體(陣面推進法則) 用來填充表面或棱柱層和六面體核心網(wǎng)格之

4、間的區(qū)域 四面體和六面體網(wǎng)格間采用金字塔過渡 有附面層 從三角形表面網(wǎng)格生成棱柱層 從四邊形面網(wǎng)格生成六面體網(wǎng)格 四面體/或六面體核心網(wǎng)格填充內部區(qū)域 金字塔覆蓋四邊形區(qū)域 六面體核或六面體附面層 與結構六面體網(wǎng)格合并的混合網(wǎng)格純四面體有棱柱層的四面體四面體/棱柱層/六面體核心網(wǎng)格第4頁/共38頁網(wǎng)格類型網(wǎng)格類型 六面體為主的網(wǎng)格 從已存在的四邊形面網(wǎng)格開始 近表面的六面體網(wǎng)格質量較好 有時內部網(wǎng)格質量稍差 能夠很好滿足靜態(tài)變形要求 笛卡爾 自動純六面體 Rectilinear mesh 階梯梯度 體適應 最快速創(chuàng)建體網(wǎng)格方法第5頁/共38頁網(wǎng)格生成方法網(wǎng)格生成方法 四面體/混合 魯棒性 (八

5、叉樹) 和面網(wǎng)格一樣 Patch Independent 保留體內四面體網(wǎng)格 如果已經(jīng)有復雜的不干凈的幾何 不想花太多時間處理幾何 不想花太多時間仔細化面網(wǎng)格 不想花時間修補簡化幾何 只需要在幾何上設置適當?shù)某叽?Parts Surfaces Curves第6頁/共38頁八叉樹方法八叉樹方法 Octree 幾何幾何網(wǎng)格細節(jié)網(wǎng)格忽略狹長面ICEM Tetra 使用 獨立于幾何小面的 Octree 方法 體網(wǎng)格 首先生成獨立于幾何模型的體網(wǎng)格 網(wǎng)格節(jié)點映射到模型表面、線和點上 同時產(chǎn)生表面網(wǎng)格 網(wǎng)格與幾何表面的構成不關聯(lián) 不是表面上所有的邊需要捕捉 隱藏線/點DeleteFilter points

6、/curves under Build Diagnostic Topology第7頁/共38頁八叉樹四面體網(wǎng)格對幾何的需求八叉樹四面體網(wǎng)格對幾何的需求 需要封閉的幾何模型需要封閉的幾何模型Build Diagnostic Topology查找丟失的面查找洞和縫隙四面體能忽略小于當?shù)鼐W(wǎng)格尺寸的縫隙推薦捕捉幾何的特征線和點推薦捕捉幾何的特征線和點推薦定義區(qū)域的材料點推薦定義區(qū)域的材料點對于簡單的幾何，四面體網(wǎng)格生成器能夠自動生成物質點設置全局、表面和線段的網(wǎng)格參數(shù)設置全局、表面和線段的網(wǎng)格參數(shù)注意網(wǎng)格數(shù)量信息 幾何修復工具能快速幾何修復工具能快速找到問題并予以解決找到問題并予以解決丟失入口面丟失入

7、口面高亮黃邊顯示洞的存在高亮黃邊顯示洞的存在第8頁/共38頁使用點和線特征使用點和線特征 引入幾何模型不包括點和線不包括點和線僅在表面設定網(wǎng)格大小僅在表面設定網(wǎng)格大小粗化的網(wǎng)格忽略了幾何細節(jié)曲線和點影響網(wǎng)格捕捉幾何的能力!創(chuàng)建拓撲創(chuàng)建拓撲 能容易地捕捉幾何的特征線與點曲線和點包括曲線和點包括 網(wǎng)格參數(shù)在面和線上設置網(wǎng)格參數(shù)在面和線上設置捕捉了網(wǎng)格細節(jié)第9頁/共38頁Octree 選項選項 設置選項: 全局網(wǎng)格設置 體網(wǎng)格參數(shù)作為后臺運行 作為獨立過程運行. 圖形界面保持交互式.快速過渡 從粗網(wǎng)格到細網(wǎng)格快速過渡 減少網(wǎng)格量Edge Criterion（邊評判） 通過一個因子細分網(wǎng)格比設定參數(shù)能

8、更好的捕捉幾何外形定義 Thin cuts處理細縫、尖角的工具用戶選擇一對部件解決兩個相鄰面的單元突越 光順網(wǎng)格生成后自動光順粗化 更多細節(jié)請見幫助手冊第10頁/共38頁Octree 選項選項 運行選項: 計算網(wǎng)格 體網(wǎng)格參數(shù)創(chuàng)建棱柱層部件網(wǎng)格設置后開始四面體網(wǎng)格完成后立即開始在現(xiàn)有的四面體網(wǎng)格上生成創(chuàng)建六面體核心網(wǎng)格保留表面網(wǎng)格（或棱柱層），拋棄四面體網(wǎng)格迪卡爾網(wǎng)格填充體內部金字塔過渡輸入選擇幾何選擇所有可見一個一個部件進行每個部件網(wǎng)格獨立部件之間網(wǎng)格非一致從文件開始選擇tin文件使用已有的網(wǎng)格選擇已經(jīng)生成面網(wǎng)格的部件采用一致性匹配八叉樹體網(wǎng)格和面網(wǎng)格第11頁/共38頁基于曲率變化的網(wǎng)格自適

9、應加密基于曲率變化的網(wǎng)格自適應加密基于曲率網(wǎng)格細分八叉樹自動細分以捕捉幾何細部特征，細分的網(wǎng)格小于表面設定的網(wǎng)格 輸入尺寸需要與 Scale Factor相乘，該值是網(wǎng)格細分的下限主要用于幾何形狀確定網(wǎng)格大小，避免了對每一對象設定網(wǎng)格參數(shù)Natural Size: 與 Factor 相乘得到全局最小的網(wǎng)格尺寸設定網(wǎng)格尺寸（Prescribed element size）: 表面/曲線的最大網(wǎng)格參數(shù)與比例因子相乘得到的實際網(wǎng)格尺寸設定網(wǎng)格尺寸足夠了在曲率變化段網(wǎng)格自動細分第12頁/共38頁曲率自適應曲率自適應Prescribed sizeMin size limitRefinement = 12

10、加密沿圓上布置的網(wǎng)格數(shù)量避免網(wǎng)格細分達到global minimum 這會造成網(wǎng)格數(shù)量極其大 沿圓布置的網(wǎng)格數(shù)量達到設定值后即停止增長不會低于網(wǎng)格Natural size的網(wǎng)格例子采用更大的網(wǎng)格完成細化網(wǎng)格填充不用全局最小尺寸捕捉曲率第13頁/共38頁自適應加密自適應加密, 縫道處的網(wǎng)格縫道處的網(wǎng)格Prescribed size Min size limitCells in Gap = 5Prescribed size Natural size (1/5th smaller)Cells in Gap = 5縫道單元在窄縫隙的需要的網(wǎng)格數(shù)量避免網(wǎng)格細分達到global minimum 這會造成網(wǎng)

11、格數(shù)量極其大 沿圓布置的網(wǎng)格數(shù)量達到設定值后即停止增長縫隙網(wǎng)格不會小于natural size例子例子縫隙僅僅一個網(wǎng)格縫隙僅僅一個網(wǎng)格不會小于natural size必須設置更小的 natural size第14頁/共38頁Workshop 進行 EngineBlock 教程第15頁/共38頁網(wǎng)格生成方法網(wǎng)格生成方法 四面體/混合網(wǎng)格 快速 (陣面推進) 如果已經(jīng)有質量好的表面網(wǎng)格 從表面網(wǎng)格開始 從八叉樹 從導入的部分面網(wǎng)格 Uses initial point cloud; distributed so that the centroid of any tetra is outside c

12、ircumsphere of any neighboring tetra 設置選項: 內存分配因子 分配更多的內存 通常自動化 增長因子 從面開始的增長率 填補體網(wǎng)格里的洞 劃分所有區(qū)域網(wǎng)格 對于多物質點體網(wǎng)格生成，完成后進行體網(wǎng)格part分配 錯誤輸出診斷第16頁/共38頁網(wǎng)格方法網(wǎng)格方法 四面體/混合 光順(Advancing Front) 和陣面推進一樣快 (Delauney) 但是 使用陣面推進法從表面向內部推進網(wǎng)格 來自 GE/CFX 的算法 網(wǎng)格尺度變化更加漸進更精細表面網(wǎng)格質量必須相當高 設置選項: 自適應檢查檢查填充小縫隙運行時間長 Tgrid 來自fluent的體網(wǎng)格運算法

13、和delauney略有不同 靠近表面漸進過渡 向內部快速過渡第17頁/共38頁網(wǎng)格方法網(wǎng)格方法 運行選項: 類似 Delauney, Advancing Front, TGrid創(chuàng)建 棱柱層 /六面體核心網(wǎng)格和 八叉樹 法一樣對于 Advancing Front, TGrid 不提供六面體核心網(wǎng)格 輸入所有幾何 沒有用戶輸入，首先運行表面網(wǎng)格采用參數(shù) Shell/Part/Surface/Curve Mesh 設置現(xiàn)有網(wǎng)格Part by Part/From File和 Octree 法類似 體部件名稱對于新生成的四面體網(wǎng)格第18頁/共38頁ComparisonOctreeDelauneyAdv

14、.frontExpansion Ratio=1.2第19頁/共38頁設置網(wǎng)格尺寸設置網(wǎng)格尺寸 Create Mesh Density用一定大小的網(wǎng)格填充體區(qū)域,例如. 在機翼尾跡設定這樣的區(qū)域無實際幾何!(例如圓柱) 網(wǎng)格節(jié)點不限制在密度盒表面 可以與幾何表面相交在密度盒內創(chuàng)建密度盒設置Size 需要乘以比例因子需要乘以比例因子Scale Factor Ratio 網(wǎng)格生長比率網(wǎng)格生長比率 Width 密度盒內填充網(wǎng)格的層數(shù)密度盒內填充網(wǎng)格的層數(shù)類型類型Type Points 用2-8個 位置的點（2點為圓柱狀） Entity bounds 用選擇對象的邊界作密度盒第20頁/共38頁其他全局網(wǎng)

15、格設置選項其他全局網(wǎng)格設置選項定義周期性邊界條件Define Periodicity在周期性面上強行節(jié)點對齊在周期性面上強行節(jié)點對齊 對于劃分網(wǎng)格和求解，僅需要取幾何的一個周期對于劃分網(wǎng)格和求解，僅需要取幾何的一個周期旋轉周期旋轉周期 輸入基點 Base, 軸Axis, 和角度 Angle平移周期平移周期 輸入偏移量 offset經(jīng)驗經(jīng)驗: 把材料點放把材料點放在近中間面在近中間面第21頁/共38頁棱柱層網(wǎng)格劃分棱柱層網(wǎng)格劃分棱柱層 為了更好模擬邊界層效應網(wǎng)格和表面正交過程設定全局棱柱層參數(shù)選擇產(chǎn)生棱柱層的部件通常為壁面邊界 為每個部件設定局部參數(shù)覆蓋全局設定參數(shù)默認為0，則采用全局設定從存在

16、的網(wǎng)格開始作為體網(wǎng)格的一部分運行第22頁/共38頁棱柱層棱柱層 全局參數(shù)全局參數(shù)Others to follow全局棱柱參數(shù) Growth law 增長增長規(guī)律規(guī)律 exponential: 指數(shù)指數(shù) h(r)(n-1) n 為層為層 linear: 線性線性 h(1+(n-1)(r-1) Initial height 初始高度初始高度 h 不指定時自動計算不指定時自動計算 Number of layers 層數(shù)層數(shù)N Height ratio 高度比率高度比率r Total height 總高度總高度 總棱柱總棱柱厚度厚度 指定指定4個參數(shù)中的個參數(shù)中的3個個 Compute params

17、將計算余下的參數(shù)將計算余下的參數(shù)第23頁/共38頁運行生成棱柱層運行生成棱柱層從體網(wǎng)格開始在運行體網(wǎng)格之前必須打開每個部件棱柱層網(wǎng)格設置設置 高度, 比率, 層數(shù)否則采用全局默認參數(shù)在 Tetra/Mixed 選項里打開創(chuàng)建棱柱層立刻運行計算Note: Use only when confident of your geometry and sizes defined.第24頁/共38頁運行生成棱柱層運行生成棱柱層獨立進行Compute Mesh Prism Mesh打開部件設置棱柱層參數(shù)可以設置 高度, 比率, 層數(shù)其他采用全局默認參數(shù)從表面網(wǎng)格開始從體網(wǎng)格開始可以支持四面體不能從六面體核心

18、網(wǎng)格開始不能和內部六面體網(wǎng)格沖突Compute第25頁/共38頁棱柱層棱柱層 光順選項光順選項1Fix marching direction 保持棱柱網(wǎng)格生成與表面正交Min prism quality 最低允許棱柱質量 每層都受此限定 當質量不滿足時，重新方向光順或者用金子塔型單元覆蓋或替換Ortho weight 正交權因子 節(jié)點移動權因子（0為提高三角形質量，1為提高棱柱正交性）Fillet ratio 倒角比率見下一頁見下一頁第26頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 圓角比率圓角比率Fillet Ratio = 0.0Fillet Ratio = 0.5Fillet Ratio = 1.

19、0 圓角比率 Fillet Ratio 在尖拐角處圓滑棱柱網(wǎng)格線 0 = 無圓角無圓角 1 =圓角曲率等于棱柱層高度圓角曲率等于棱柱層高度 如果在狹窄的空間通常夾角小于60, 可能沒有空間生成按比率圓角第27頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 最大棱柱角最大棱柱角Original meshMax prism angle = 180 deg.Max prism angle = 140 deg. Max prism angle 最大棱柱角 控制彎曲附近或到鄰近曲面棱柱層的生成 在棱柱網(wǎng)格停止的位置用金字塔連接網(wǎng)格 通常設置為120 到180 范圍內 這些需要經(jīng)驗. 如果只從一個 part拉伸而臨近的

20、part不執(zhí)行拉伸操作, 并且兩個曲面的夾角大于指定的值, 棱柱網(wǎng)格會和臨近的曲面分離并被金字塔形網(wǎng)格覆蓋. 這為了防止使棱柱體網(wǎng)格彎曲 以至于生成具有低質量角度的網(wǎng)格. 但是金字塔形網(wǎng)格有時也會出現(xiàn)問題 .第28頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 Max Height Over BaseMax Height Over Base = 1.0Max Height Over Base not set Max height over base 限制棱柱體網(wǎng)格的縱橫比 在棱柱體網(wǎng)格的縱橫比超過指定值的區(qū)域棱柱層停止生長 棱柱層的數(shù)目在局部區(qū)域無法保證棱柱層的數(shù)目在局部區(qū)域無法保證 在棱柱層邊界網(wǎng)格融接為

21、金字塔形網(wǎng)格第29頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 高度限制因子高度限制因子Limit factor = 0.5Limit factor not set棱柱高度限制系數(shù)限制網(wǎng)格的縱橫比 如果如果factor達到指定值，棱柱體網(wǎng)格的高度不會擴展達到指定值，棱柱體網(wǎng)格的高度不會擴展保證指定的棱柱體網(wǎng)格層數(shù)如果相鄰兩個單元尺寸差異的 factor大于2時，功能失效第30頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 部件控制部件控制 New volume part 指定新的part存放棱柱單元或者從已有的面或體網(wǎng)格part中選擇Side part 存放側面網(wǎng)格的partTop part 存放最后一層棱柱頂部三角形

22、面單元Extrude into orphan region 當選中時，向已有體單元外部生長棱柱，而不是向內第31頁/共38頁棱柱層選項棱柱層選項 光順光順為了得到高質量的棱柱層，需預先準備四面體或三角形網(wǎng)格 如果只有一層預長層，可以設置surface/volume steps為0 其他的默認參數(shù)就可以 取值依賴于經(jīng)驗 三角形 質量類型 Laplace 光順通常適合棱柱層最終質量 最大方向光順步長 基于初始質量重新定義增長方向 每層內部計算其他高級參數(shù) 詳見幫助讀取一個棱柱層網(wǎng)格文件 已保存的參數(shù)可能需要從上一個模型讀取 無需重設參數(shù)第32頁/共38頁光順光順 Tet/Prism 網(wǎng)格網(wǎng)格生成棱柱層后:Edit Mesh Smooth Mesh Globally 回顧網(wǎng)格編輯章節(jié) 首先