ansys CFD全套基礎(chǔ)教程-06C4-棱柱體網(wǎng)格自動(dòng)生成V10

1、ICEM CFD V10.0Auto Volume Meshing Prism棱柱體網(wǎng)格自動(dòng)生成棱柱體網(wǎng)格自動(dòng)生成ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-2棱柱網(wǎng)格劃分棱柱網(wǎng)格劃分對(duì)于對(duì)于CFD應(yīng)用來(lái)說(shuō)，完全的四面體網(wǎng)格并不理想應(yīng)用來(lái)說(shuō)，完全的四面體網(wǎng)格并不理想. 邊界層條件需要幾層棱柱單元兩種方式生成棱柱體網(wǎng)格Mesh - Prism鄰近壁面幾何生長(zhǎng)棱柱層. 定義局部初始高度（如果必要）initial height, growth ratio和層數(shù)可以從已有的體網(wǎng)格或表面網(wǎng)格創(chuàng)建棱柱 注注:如果體網(wǎng)格為如果體網(wǎng)格為tet/hex混和網(wǎng)格, 則在六

2、面體側(cè)，棱柱生成時(shí)僅切割第一層六面體Mesh - Volume Mesh - Tet + Prism直接創(chuàng)建四面體網(wǎng)格，并在壁面幾何附近創(chuàng)建棱柱從幾何和和/或或表面網(wǎng)格ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-3棱柱網(wǎng)格生成步驟介紹棱柱網(wǎng)格生成步驟介紹過(guò)程過(guò)程 在邊界面附近生成棱柱單元（PRISM） 從ICEM CFD 四面體網(wǎng)格或三角形面網(wǎng)格開始 批處理過(guò)程 通過(guò)拉伸面網(wǎng)格生成棱柱網(wǎng)格 如果存在四面體網(wǎng)格，使棱柱體網(wǎng)格與存在的四面體網(wǎng)格相 接 平滑達(dá)到必要的網(wǎng)格質(zhì)量特點(diǎn)特點(diǎn) 通過(guò) part選擇需要拉伸的表面 每個(gè)part可以單獨(dú)設(shè)置拉伸參數(shù) 可單獨(dú)

3、定義棱柱網(wǎng)格part 可以指定特定的體體parts生成棱柱網(wǎng)格 能處理銳角sharp corners區(qū)域三棱柱的光滑 可以指定初始高度或使用自動(dòng)尺寸自動(dòng)尺寸（基于當(dāng)?shù)厍嫒浅叽纾〢NSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-4棱柱網(wǎng)格劃分棱柱網(wǎng)格劃分 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作 爭(zhēng)取得到盡可能好的棱柱網(wǎng)格質(zhì)量 棱柱網(wǎng)格通常不易平滑 準(zhǔn)備較好的四面體網(wǎng)格或三角形面網(wǎng)格 網(wǎng)格質(zhì)量 好的四面體網(wǎng)格質(zhì)量或三角形面網(wǎng)格質(zhì)量判定 檢查邊比率檢查邊比率/網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格質(zhì)量 檢查和修復(fù)所有診斷檢查和修復(fù)所有診斷 單/多 邊, 單點(diǎn), 重復(fù)單元會(huì)破壞棱柱體網(wǎng)格生成器

4、Single/multiple edges, Non-manifold vertices, Duplicate elements 察看面網(wǎng)格 尋找扭曲或尖銳結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格 診斷并不能揭示所有的網(wǎng)格問(wèn)題 確認(rèn) part定義正確 檢查是否存在應(yīng)屬于一個(gè)part一些單元，卻分散到其他part 避免一些孤立單元的拉伸（會(huì)臨近單元很可能破壞） 修改不合適單元的par分配ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-5棱柱棱柱 全局參數(shù)全局參數(shù)Global Parameters全局棱柱參數(shù)全局棱柱參數(shù) Growth law 增長(zhǎng)增長(zhǎng)規(guī)律規(guī)律 exponential: 指

5、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(shí)自動(dòng)計(jì)算不指定時(shí)自動(dòng)計(jì)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 總棱柱厚度總棱柱厚度 指定指定4個(gè)參數(shù)中的個(gè)參數(shù)中的3個(gè)個(gè) Compute params 將計(jì)算余下的參數(shù)將計(jì)算余下的參數(shù)ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-6棱柱棱柱 局部參數(shù)局部參數(shù)Local Parameters可為各個(gè)可為各個(gè)

6、part單獨(dú)設(shè)定初始高度，高度比單獨(dú)設(shè)定初始高度，高度比率和層數(shù)率和層數(shù) 0 表示將使用全局參數(shù)局部棱柱參數(shù)選擇生長(zhǎng)棱柱對(duì)應(yīng)的選擇生長(zhǎng)棱柱對(duì)應(yīng)的PartsANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-7準(zhǔn)備好的準(zhǔn)備好的tri/tetra網(wǎng)格以獲得最好的棱柱網(wǎng)格網(wǎng)格以獲得最好的棱柱網(wǎng)格質(zhì)量質(zhì)量 當(dāng)僅拉伸一層時(shí)，設(shè)表面/體光順步為0 默認(rèn)參數(shù)足夠準(zhǔn)確 值的設(shè)定根據(jù)模型及用戶的經(jīng)驗(yàn) Triangle quality type Laplace 通常最適合最后的棱柱網(wǎng)格質(zhì)量通常最適合最后的棱柱網(wǎng)格質(zhì)量 其他類型僅在解決問(wèn)題時(shí)推薦根據(jù)經(jīng)驗(yàn) Max direction

7、al smoothing steps 根據(jù)初始棱柱質(zhì)量重新定義拉伸方向 在每層棱柱生成過(guò)程中都計(jì)算棱柱棱柱 光順選項(xiàng)光順選項(xiàng)Smoothing OptionsANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-8棱柱棱柱 棱柱全局參數(shù)棱柱全局參數(shù) 2Fix 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(zhì)量最低允許棱柱質(zhì)量 每層都受此限定 當(dāng)質(zhì)量不滿足時(shí)，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(quán)因子正交權(quán)因子 節(jié)點(diǎn)移動(dòng)權(quán)因子（0為提高三角形質(zhì)量，1為提高棱柱正交性

8、）Fillet ratio 圓角比率圓角比率見下一頁(yè)ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-9高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng) 圓角比率圓角比率Fillet Ratio圓角比率圓角比率 Fillet Ratio 在尖拐角處圓滑棱柱網(wǎng)格線在尖拐角處圓滑棱柱網(wǎng)格線 0 = 無(wú)圓角無(wú)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可能沒有空間生成按比率圓角Fillet Ratio = 0.0Fillet Ratio = 0.5Fillet Ratio = 1.0ANSYS

9、 ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-10高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng) 最大棱柱角最大棱柱角 Max Prism AngleMax prism angle 最大棱柱角最大棱柱角 控制彎曲附近或到鄰近曲面棱柱層的生成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形網(wǎng)格在棱柱網(wǎng)格停止的位置用金字塔連接形網(wǎng)格 通常設(shè)置為通常設(shè)置為120 到到180 范圍內(nèi)范圍內(nèi) 這些需要經(jīng)驗(yàn)這些需要經(jīng)驗(yàn). 如果只從一個(gè)如果只從一個(gè) part拉伸而臨近的拉伸而臨近的part不執(zhí)行拉伸操作不執(zhí)行拉伸操作, 并且兩個(gè)曲面的夾角大于指定的值并且兩個(gè)曲面的夾角大于指定的值,

10、棱柱網(wǎng)格會(huì)和臨近的曲面分離并被棱柱網(wǎng)格會(huì)和臨近的曲面分離并被金字塔形網(wǎng)格覆蓋金字塔形網(wǎng)格覆蓋. 這為了防止使棱柱體網(wǎng)格彎曲這為了防止使棱柱體網(wǎng)格彎曲 以至于生成具有低質(zhì)以至于生成具有低質(zhì)量角度的網(wǎng)格量角度的網(wǎng)格. 但是金字塔形網(wǎng)格有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題但是金字塔形網(wǎng)格有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題 .Original meshMax prism angle = 180 deg.Max prism angle = 140 deg.ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-11高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng) Max Height Over BaseMax height over base

11、 限制棱柱體網(wǎng)格的縱橫比限制棱柱體網(wǎng)格的縱橫比 在棱柱體網(wǎng)格的縱橫比超過(guò)指定值的區(qū)域棱柱層停止生長(zhǎng)在棱柱體網(wǎng)格的縱橫比超過(guò)指定值的區(qū)域棱柱層停止生長(zhǎng) 棱柱層的數(shù)目在局部區(qū)域無(wú)法保證棱柱層的數(shù)目在局部區(qū)域無(wú)法保證 在棱柱層邊界網(wǎng)格融接為金字塔形網(wǎng)格在棱柱層邊界網(wǎng)格融接為金字塔形網(wǎng)格Max Height Over Base = 1.0未設(shè)置未設(shè)置Max Height Over BaseANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-12高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng) Prism Height Limit Factor棱柱高度限制系數(shù)棱柱高度限制系數(shù)棱柱高度限制系數(shù)棱柱高度限

12、制系數(shù) 限制網(wǎng)格的縱橫比限制網(wǎng)格的縱橫比 如果如果factor達(dá)到指定值，棱柱體網(wǎng)格的高度不會(huì)擴(kuò)展達(dá)到指定值，棱柱體網(wǎng)格的高度不會(huì)擴(kuò)展 保證指定的棱柱體網(wǎng)格層數(shù)保證指定的棱柱體網(wǎng)格層數(shù) 如果相鄰兩個(gè)單元尺寸差異的如果相鄰兩個(gè)單元尺寸差異的 factor大于大于2時(shí)，功能失效時(shí)，功能失效Limit factor = 0.5未設(shè)置未設(shè)置Limit factorANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-13高級(jí)選項(xiàng)高級(jí)選項(xiàng)-Part ControlNew 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 pa

13、rt 存放側(cè)面網(wǎng)格的partTop part 存放最后一層棱柱頂部三角形面單元Extrude into orphan region 當(dāng)選中時(shí)，向已有體單元外部生長(zhǎng)棱柱，而不是向內(nèi)ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-14平滑光順平滑光順 四面體四面體/棱柱體棱柱體 網(wǎng)格網(wǎng)格平滑光順平滑光順 四面體四面體/棱柱體棱柱體 網(wǎng)格網(wǎng)格 首先只平滑 tets 和 tris（四面體/三角形） 設(shè)置 PENTA_6 為 Freeze 此時(shí)的要點(diǎn)是不要試圖更改棱柱層結(jié)構(gòu)此時(shí)的要點(diǎn)是不要試圖更改棱柱層結(jié)構(gòu) 一旦tetra和tri單元足夠的平滑, 則平滑所有單元 設(shè)

14、置 PENTA_6 為 Smooth 減低減低 Up to quality 值，以免過(guò)度扭曲棱柱體網(wǎng)格單元ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-15切割棱柱體網(wǎng)格層切割棱柱體網(wǎng)格層切割棱柱體網(wǎng)格層切割棱柱體網(wǎng)格層 如果需要許多棱柱體網(wǎng)格層, 這種方法更具魯棒性 通常更快 建立 “fat” layers，然后在編輯網(wǎng)格時(shí)切割它們。 Edit Mesh Split Mesh Split Prisms Fix ratio: 網(wǎng)格層被切割，生成子層按給定的生長(zhǎng)比率生成 Fix initial height:網(wǎng)格層被切割，它的第一個(gè)生成的子層滿足給定高度 指定每一網(wǎng)格層切割生成子層的層數(shù) 可以切割任何一個(gè)或所有存在的網(wǎng)格層ANSYS ICEMCFD V109/9/05Inventory #002277C4-16