計算流體力學ICEMCFD網(wǎng)格生成基礎教程

1、第一章介紹ICEMCFD工程Tutorials目錄中每個工程是一個次級子目錄。每個工程的目錄下有以下子目錄：import,parts,domains,mesh,和transfer。他們分別代表：?import/:要導入到ICEMCFD中的會集模型交換文件，比方igs，STL等；parts/:CAD模型domains/:非構造六面體網(wǎng)格文件(hex.unstruct),構造六面體網(wǎng)格分區(qū)文件(domain.n),非構造周圍體網(wǎng)格文件(cut_domain.1)?mesh/:界線條件文件(family_boco,boco)，構造網(wǎng)格的拓撲定義文件(family_topo,topo_mulcad_o

2、ut),和Tetin幾何文件(tetin1).?transfer/:求解器輸入文件(star.elem),用于Mom3d.的解析數(shù)據(jù)mesh目錄中Tetin文件代表將要劃分網(wǎng)格的幾何體。包含B-spline曲面定義和曲線信息，以及分組定義Replay文件是六面體網(wǎng)格劃分的分塊的腳本鼠標和鍵盤操作鼠標或鍵盤鼠標左鍵鼠標中鍵鼠標右鍵鼠標右鍵F9F10操作功能點擊和拖動旋轉(zhuǎn)模型點擊和拖動平移模型點擊和上下拖動縮放模型點擊和左右拖動繞屏幕Z軸旋轉(zhuǎn)模型按住F9，爾后點擊任意鼠標鍵進行操作的時候進行模型運動按F10緊急圖象Reset第二章ICEMCFDMeshEditor界面TheMeshEditor,創(chuàng)

3、辦更正網(wǎng)格的集成環(huán)境，包含三個窗口TheICEMCFD主窗口顯示窗口TheICEMCFD信息窗口主窗口主窗口中除了圖形顯示地域，外，還有6個radio按鈕：File,Geometry,Meshing,EditMeshandOutput.TheFileMenuTheFilemenu包含Open,Save,Saveas,Close,Quit,Projectdir,Tetinfile,Domainfile,B.Cfile,Importgeo,Exportgeo,Options,Utilities,Scripting,Annotations,Importmesh,DDNpart.TheGeometry

4、MenuTheGeometrymenu模型維修和編寫，界線條件的設置，調(diào)用ICEMCFDDDN。它包含?DDNtools,Boundconds,Repair,Utilities,Globalsetup.模型編寫模式，由一排彩色radiobuttons控制Surface,Curve,Point,Material,Density,Loop.它們又分別擁有次級菜單?Create,Delete,Modify,Meshparams,Changefamily,Copy/move.TheMeshingMenuThemeshingmenu包含ICEMCFD各種網(wǎng)格劃分模塊。只適用戶擁有樓閣模塊的license

5、，他才可以使用這個模塊。目前ICEMCFD供應予下模塊：?Hexa,Tetra,Global,Prism,Quad,AutoHexa,Mulcad/Padamm,P-Cube按不相同的按鈕會調(diào)用不相同的模塊。TheEditMeshMenuTheEditMeshmenu包含必要的網(wǎng)格編寫功能,粗化、圓滑合并等。詳盡的操作有：Copy/move,Smooth,Refine,Coarsen,Merge,Extrude,Diagnostics,Uncouple,Bandwidth,Changetype,Changefamily,Utilities,Editnodes,Editelements,Edit

6、edges,EditBlocks,Editsubfaces,RepairTheOutputMenuTheOutputmenu針對不相同求解器進行界線條件的設置。其他用戶可以調(diào)用Mom3d和Visual3進行網(wǎng)格自適應和可視化。可使用的功能有：?Selectsolver,Boundconds,Solverparams,Solverinput,Runsolver,Visual3,Mom3d,RAMM-ICENote:TheICEMCFD后辦理模塊Visual3,網(wǎng)格優(yōu)化模塊Mom3d,以及與RAMM-ICE的內(nèi)燃機網(wǎng)格接口必定有別的的licenseTheUtilitiesCluster這些功能都位

7、于主窗口的右上角：?Help:connectstheusertotheICEMCFDon-linehelpOrient:控制顯示坐標View:定制顯示屬性Undo:操作懊悔Redo:撤掉懊悔Print:打印Shell:調(diào)用一個X-Term命令窗口顯示窗口Thedisplaywindow,處于屏幕右邊,贊同控制依照family,geometricentity,elementtypeanduser-definedsubsets來顯示.Important:Sincesomefunctionsareperformedonlyontheentitiesshown,theDisplaywindowisav

8、eryimportantfeaturetousewhenisolatingtheparticularentitiestobemodified.FamiliesColor-codedandcustomizable,displaybyfamily,asdefinedinthemesherinterface,isavailableinthiswindow.GeometryWhenthisbuttonistoggledon,theuserhascontroloverthedisplayofgeometricentities.TheOptsbuttonbesideforeachentitytypeall

9、owscontroloverthedisplaycharacteristics.Note:Basedonthedomainfilechosen,thistogglebuttonwilleitherbelabeled“unstructured”or“structured,”orbeabsentaltogetherifnodomainfileisspecified.?StructuredorUnstructured:Asidefromdisplayofthemeshbasedonelementtype,forevengreaterpower,ICEMCFDallowstheusertocreate

10、customsubsets;thecarefuldisplayofwhichallowsagreatdealofcontrolinthemeshoperations.?DisplaySubset:Thistogglebuttonallowsyoutodefinesubsetofyourmodelbasedonasetofnumerousattributes,includingelementtype,screenselection,coordinateposition,etc.第三章ICEMCFDTetra周圍體網(wǎng)格劃分器自動對CAD模型也許STL模型生成周圍體網(wǎng)格，無需先生成表面網(wǎng)格這是Tet

11、ra生成的棱拄和周圍體混雜網(wǎng)格，體網(wǎng)格和12層33萬棱拄網(wǎng)格包含55萬周圍介紹Tetra采用8叉樹算法來對體積進行周圍體填充并生成表面網(wǎng)格。用戶必定起初規(guī)定一些要點的點和曲線。Tetra擁有富強的網(wǎng)格圓滑算法，以及局部適應性加密和粗化算法。對于復雜模型，ICEMCFDTetra擁有以下優(yōu)點:基于8叉樹算法的網(wǎng)格生成快速模型set-up網(wǎng)格與表面拓撲獨立無需表面的三角形劃分可以直接從CAD模型和STL數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格生成對CADsurfacesand/orSTLRepresentation定義網(wǎng)格尺寸控制體積內(nèi)部的網(wǎng)格尺寸周圍體的節(jié)點和曲線與起初的規(guī)定般配采用Naturalsize單獨的決定幾何特色

12、上的周圍體網(wǎng)格尺寸體積網(wǎng)格和表面網(wǎng)格的圓滑、節(jié)點合并和邊交換周圍體網(wǎng)格可以合并到混雜網(wǎng)格中，并推行圓滑操作單獨地域的粗化Enforcementofmeshperiodicity,bothrotationalandtranslational表面網(wǎng)格編寫和診斷工具局部細化和粗化為多種資料供應一個一致的網(wǎng)格快速算法:1500cells/secondICEMCFDTetra的輸入ICEMCFDTetra的輸入方法有：SetsofB-SplinecurvesandtrimmedB-SplinesurfaceswithprescribedpointsTriangularsurfacemeshesasgeo

13、metrydefinitionB-Spline曲線和曲面當B-spline曲線和曲面輸入后，采用線段和三角形對曲面和曲線進行近似，并在起初規(guī)定的點上設置極點。B-Spline曲線贊同Tetra辦理表面上的中止。若是在表面的邊界上沒有定義曲線，Tetra劃分的三角形會自由的高出中止。而起初規(guī)定的點會使得它認出曲線上尖銳的拐彎。Tetra中有工具來自動的在尖銳的特色上獲取點和曲線。三角形表面網(wǎng)格對于三角形表面網(wǎng)格，要點點和曲線可以自動的被鑒別。誠然Tetra生成的網(wǎng)格上的節(jié)點不完好和原始的網(wǎng)格重合，但是它會吻合模型的形狀。這對于從其他網(wǎng)格數(shù)據(jù)也許立體掃描數(shù)據(jù)中導入幾何模型是很適用途的。ICEMCF

14、DTetra中的智能幾何ICEMCFD的CAD接口，保留有CAD幾何模型的參數(shù)化描述，網(wǎng)格可以在修悔悟的幾何模型上重新生成。在CAD中選中被導入的模型帶有附加的信息，它們與主幾何模型一起儲藏，幾何模型的參數(shù)改變后，用戶要重新生成網(wǎng)格只需簡單的FileSave，就可以馬上進行非構造周圍體網(wǎng)格重新計算。八叉樹算法Tetra網(wǎng)格生成是基于以下的空間劃分算法：這種算法需要的地域保證必要的網(wǎng)格密度，但是為了快速計算盡量采用大的單元。在幾何模型的曲線和表面上規(guī)定網(wǎng)格尺寸構造一個初始單元來包圍整個幾何模型3.單元被不斷細分來達到最大網(wǎng)格尺寸（每個維的尺寸依照1/2切割，對于三維就是1/8）均一化網(wǎng)格來除掉懸

15、掛網(wǎng)格現(xiàn)象構造出最初的最大尺寸單元網(wǎng)格來包圍整個模型節(jié)點調(diào)整以般配幾何模型形狀剔除資料外的單元進一步細分單元以滿足規(guī)定的網(wǎng)格尺寸要求經(jīng)過節(jié)點的合并、搬動、交換和刪除進行網(wǎng)格圓滑F(xiàn)amily設置,MaterialPoints,起初規(guī)定Points在ICEMCFD中可以對幾何模型中的各種幾何元素進行分組，形成不通的families。這樣贊同用戶對不通的families進行不相同的參數(shù)設置。除了對不通families設置界線條件，用戶還可以對每個family定義控制網(wǎng)格尺寸的參數(shù)：maximumlength,initialheight,andheightratio。其他還可以對單獨的曲線和表面定義網(wǎng)

16、格尺寸參數(shù)。這樣經(jīng)過預先規(guī)定的網(wǎng)格尺寸參數(shù)，用戶可以控制周圍體節(jié)點和要點地域的邊的地址。如上面的八叉樹算法已經(jīng)描述的，當網(wǎng)格劃分器調(diào)整網(wǎng)格節(jié)點以般配幾何模型外形時，它第一般配起初規(guī)定點和曲線。在單元剔除步驟，Tetra要求在每個需要進行解析的不相同資料內(nèi)定義一個materialpoint。對于CFD，materialpoint可以來定義流體地域；對于構造有限元解析，可以來定義固體地域；也許對于耦合傳熱問題，用來定義兩種地域。ICEMCFDTetra重要特色NaturalSize若是對一個family定義的最大周圍體尺寸比某個成員幾何元素大，用戶必定使用naturalsize限制。Theuser

17、canspecifyanaturalsizethatisproportionaltothereferencetetrasize;itshouldbeassignedavaluethatisslightlysmallerthanthesmallestgapinthemodel,sothatthemesherwillfurthersubdividethetetrahedratomatchthisgeometricfeature.Thenaturalsizelimit將是整個網(wǎng)格中的最小尺寸。Onlyiftheuserdefinesasmallermaxsizeonageometryentitywi

18、llTetracontinuetosubdivideuntilmeetingthemaximumsizerequest.Theeffectofthenaturalsizelimitisageometry-basedadaptationofthemesh.TetrahedralMeshSmootherthetetrahedralsmoother計算每個單元的質(zhì)量。爾后依照用戶指定的質(zhì)量要求進行圓滑。Smoother更正所有不吻合標準的單元節(jié)點被搬動、合并，邊被交換，也許單元被刪除。這樣重復直到滿足要求也許達到必然的迭代次數(shù)。TetrahedralMeshCoarsenerTriangularSu

19、rfaceMeshSmoother有時用戶不愿對某個family進行網(wǎng)格圓滑，ICEMCFDTetra供應fix_families功能來指定某個family保持不變。其他，別的一個相似的功能fix_prisms，用來消除棱拄單元的圓滑。Coarsening和smoother的過程相似。其他也可以采用fix_families來消除某個family的coarsen操作。若是coarsen操作中，size_check選項打開，獲取的網(wǎng)格在所有幾何元素上會滿足預設的尺寸標準。而且Tetra包含了完好的投影projection和smoothing工具tools，以及單元創(chuàng)辦、刪除、分裂、交換和unifo

20、rmenforcementoforientation.Intheinterestofminimizinggridpoints,thecoarsenerreducesthenumberoftrianglesinameshbymergingtriangles.Thisoperationisbasedonthemaximumdeviationoftheresultanttrianglecenterfromthesurface,theaspectratioofthemergedtriangle,andthemaximumsizeofthemergedtriangle.TriangularSurface

21、EditingToolsPrismLayerOffsetICEMCFDTetra供應交互式網(wǎng)格編寫功能，可以實現(xiàn)節(jié)點在幾何模型表面的搬動、合并也許刪除。三角形單元可以被單獨的切割和標記以不相同的名稱，并進行質(zhì)量檢查以進行議論。表面網(wǎng)格診斷工具贊同用戶快速填充表面網(wǎng)格中的“洞”，查找重疊的三角形和non-manifold極點以及detectionofsingle/multipleedgeandduplicateelements.對于支持非構造周圍體和棱拄混雜網(wǎng)格的求解器來說，ICEMCFDTetra的一個獨到功能Prisms可以在壁面周邊產(chǎn)生偏移的棱拄層網(wǎng)格。MeshPeriodicity采用周

22、期性網(wǎng)格ICEMCFDTetra網(wǎng)格可以很好的適應葉輪機問題的解析。第三章周圍體網(wǎng)格劃分示范1：三維管道回合這個示范中，我們將對如圖的三位管道回合段進行周圍體網(wǎng)格劃分。figure本示范介紹的操作有：Geometry?設置網(wǎng)格參數(shù)MeshparamsModel和MeshparamsFamilies.Meshingmenu?自動網(wǎng)格生成和圓滑TetraBatchfromCADEditmeshmenu檢查網(wǎng)格質(zhì)量Diagnostics.翻動工程打開FileOpen，選擇Selectproject，選擇3DpipeJunctproject，再選擇tetin1。若是出現(xiàn)一個提示窗口要求加載一個doma

23、in，則選擇Cancel來開始一個新的模型。生成周圍體網(wǎng)格定義family1若是families還不決義，那么第一需要對幾何模型的不相同地域分類以創(chuàng)辦family。最初整個幾何模型被設置為一個family，名稱為GEOM。我們將依照figure所示來更正family設置。表面family有INL,OUT,CYL1,CYL2,andSYM。選擇GeometrySurfaceChangefamily.來更正family設置3用鼠標左鍵選擇某個表面，用鼠標中鍵確認選擇，爾后會出現(xiàn)一個family設置窗口。也許為所選擇的面選擇一個已經(jīng)存在的family，也許在Newfamily中輸入一個新的名稱來為這

24、個（些）面創(chuàng)辦一個family4一旦所有的surface被設置重新命名，采用相似的操作連續(xù)對Curves,Points,和Materials進行設置。5在GeometryCurveChangefamily幾何模型中所有的曲線將被設置為CUR。用戶可以按住鼠標左鍵拖動進行box-select。6所有的點放在PTSfamily中。注意將光標放在主窗口中，按v鍵，則可以選擇所有點元素。定義Material點1模型的material將被設置為LIVEfamily。它處于圓柱的內(nèi)部。2選擇GeometryMaterialCreateScreenmidpoint.3在Selectfamily窗口中,輸入L

25、IVE作為Newfamily名稱，按Accept接受4用鼠標左鍵在圓柱上選擇兩個相對的極點，爾后按鼠標中鍵確認。LIVE應該在幾何模型的內(nèi)部。旋轉(zhuǎn)模型以確認它確實在體積內(nèi)部。5要刪除空的families，在Display菜單中選擇FamiliesEdit，點擊Deleteunused。這樣列表中的無用family會自動除掉。按Accept關閉這個窗口。設置網(wǎng)格參數(shù)1要確認Surfaces和Curves都已經(jīng)被toggledon,在display窗口的分別按Surfaces和Curves的OptsTetrasizes，周圍體形狀的圖標就會顯示在幾何模型上。2這時用戶可以用MeshparamsMo

26、del來更正整個模型的網(wǎng)格尺寸（右圖）。將Referencesize設置為5，Referencesize是一個被乘數(shù)，其他所有的family、曲面和曲線的網(wǎng)格尺寸都以它為參照，乘以各自的設定的size不相同Referencesize的收效3注意改變Referencesize并按Apply會改變幾何模型上的周圍體圖標的尺寸。要改變某個指定family的網(wǎng)格尺寸，選擇SurfaceMeshparamsFamilies。用戶就可以從Selectfamily窗口中選擇family（如圖）。本示范中選擇CYL2爾后按Accept。CYL2對應的表面就會以加亮顯示。5在Surfacefamilymeshp

27、arams窗口中(如圖)，對Size指定為0.5，其他參數(shù)為0，因為Tetra生成網(wǎng)格時不用這些參數(shù)，只有Hexa用。選擇Showsizeparamsusingrefsize會使得按下Apply后參數(shù)調(diào)整可見。選擇Dismiss關閉窗口。6當對網(wǎng)格尺寸設置滿意后，按FileSave來儲藏。RunningtheTetraMesh選擇MeshingTetrafromCAD/SurfaceMesh來生成周圍體網(wǎng)格。Tetraparameters窗口將會出現(xiàn)(如右圖);依照圖中設置后，按Mesh進行網(wǎng)格劃分。MessageWindow將會報告網(wǎng)格劃分過程信息。譯者注：這個步驟和PDF文檔中所述不相同，

28、原文中的菜單和Tetraparameters窗口與4.2版不太相同。原文和原圖以下：ChooseMeshingTetraBatchfromCADtogeneratethetetrahedralmesh.TheTetraInteractivefromCADmodeindicatesthatTetrawillnotautomaticallysavethevolumemesh(Writevolume)orsurfacemeshWrite(surface).TheTetraparameterswindowwillappear(refertoFigure3.1.4):最后顯示的網(wǎng)格為：SavingtheMesh用FileSaveDomainfile存盤第五章SphereCube本示范此后，讀者將會掌握采用Smoother來提高網(wǎng)格質(zhì)量。一個半球體，內(nèi)含一個立方體空腔。圖中以注