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第五章四面体网格膨胀 概述 四面体网格划分算法PatchConforming的膨胀选项算法前处理和后处理高级选项冲突避免PatchIndependent划分损伤外貌Proximity细化Curvature细化作业5 1三通搅拌器的膨胀四面体网格 PatchConforming 作业5 2汽车多支管的流体和结构网格划分 PatchIndependent 四面体网格划分算法 PatchConforming默认时考虑所有的面和边 尽管在收缩控制和虚拟拓扑时会改变且默认损伤外貌基于最小尺寸限制 适度简化CAD 如 nativeCAD Parasolid ACIS 等 在多体部件中可能结合使用扫掠方法生成共形的混合四面体 棱柱和六面体网格有高级尺寸功能表面网格体网格PatchIndependent对CAD有长边的面 许多面的修补 短边等有用 内置defeaturing simplification基于网格技术基于ICEMCFD四面体 棱柱Octree方法体网格表面网格 PatchConforming四面体膨胀 基本设置包括膨胀选项 前处理和后处理膨胀算法 膨胀选项 平滑过渡 平滑过渡 默认 使用局部四面体单元尺寸计算每个局部的初始高度和总高度以达到平滑的体积变化比 每个膨胀的三角形都有一个关于面积计算的初始高度 在节点处平均 这意味着对一均匀网格 初始高度大致相同 而对变化网格初始高度也是不同的 过渡比膨胀层最后单元层和四面体区域第一单元层间的体尺寸改变当求解器设置为CFX时 默认的TransitionRatio是0 77 对其它物理选项 包括SolverPreference设置为Fluent的CFD 默认值是0 272 因为Fluent求解器是单元为中心的 其网格单元等于求解器单元 而CFX求解器是顶点为中心的 求解器单元是双重节点网格构造的 因此会发生不同的处理 膨胀选项 厚度选项 总厚度创建常膨胀层 用NumberofLayers的值和GrowthRate控制以获得MaximumThickness值控制的总厚度 不同于SmoothTransition选项的膨胀 TotalThickness选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量 第一层厚度创建常膨胀层 用FirstLayerHeight MaximumLayers 和GrowthRate控制生成膨胀网格 不同于SmoothTransition选项的膨胀 FirstLayerThickness选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量 膨胀算法 前处理TGrid算法所有物理类型的默认设置 首先表面网格膨胀 然后生成体网格不支持邻近面设置不同的层数可应用于扫掠和2D网格划分后处理ICEMCFD算法使用一种在四面体网格生成后作用的后处理技术只对patchingconforming和patchindependent四面体网格有效 高级膨胀选项 Mesh设置为Yes 在GlobalInflationOptions下可看到AdvancedOptions冲突避免LayerCompression 对Fluent默认 StairStepping 对CFX默认 增长比类型最大角倒圆角比使用后处理平滑平滑迭代 冲突避免 层压缩不同面的膨胀阵面扩展有可能冲突 膨胀层就要受压制 以给四面体层留足够的空间如果层压缩不能解决冲突 层就会由于以下描述的stairstepping而去除 产生一警告信息并且FLUENT用户特别关心的网格质量会受到影响StairStepping剥离膨胀层阻止阵面扩展冲突 以给四面体层留足够的空间 膨胀 Compression与 Stair stepping LayerCompression Stair stepping PatchIndependent四面体 类似于高级尺寸功能的Curvature和Proximity PatchIndependent四面体方法对损伤几何有一个显示容差控制体网格首先生成 然后映射到顶点 边 和面来创建表面网格 可以强制地通过创建命名选项或设置DefeaturingTolerance为No来考虑面 边 或点 过滤 边基于尺寸和角 如DefineDefeaturingTolerance设置为Yes 则需要在DefeaturingTolerance项输入数值 包括以下几个基本情况 两个接近容差近似平行的空间边如图1所示 倒圆角或倒角 如果跨度间的面 倒圆角或倒角 大于15度 则一边保留另一边去除 节点将沿一边排成一行 如果跨度间的面 倒圆角或倒角 小于15度 两个边都去除 patchindependent网格越过不捕捉这个特征如果容差小于倒圆角或倒角尺寸 并且偏斜大于15度 两边都保留 直径小于容差的小孔如图2所示 没有边被去除 这种情况需要手动 损伤容差 Fig 1 Fig 2 损伤例子 几何 损伤 损伤容差为1 Proximity细化 狭缝中单元 越过狭缝单元数 只在CurvatureandProximityRefinement设置为Yes时显示 这是狭缝中的单元数 设置proximity细化的目标 网格将在紧密区域细分 但细化受到MinSizeLimit的限制 不会越过这个限制 缺省值是1 Curvature细化 跨角 跨角 只在CurvatureandProximityRefinement设置为Yes时显示 设置curvature细化的目标 类似于AdvancedSizeFunction的设置 这个细化也受到MinSizeLimit的限制 下列几个选择可用 粗糙 91度60度中等 75度到24度细化 36度到18度 PatchIndependent四面体膨胀 和PatchConforming设置类似 但只有后处理算法 因为在体网格生成之前不存在表面网格 三通搅拌器的四面体网格膨胀 作业5 1 目标 这个作业示范patchconforming利用四面体网格划分器对三通搅拌器的流体部分划分网格 壁边界层用膨胀层来考虑 这个网格将在之后的CFD分析中使用 所以作业也示范如何为之后的分析输出网格数据 输入几何 启动Workbench并选择菜单栏的Import选项 andchangethefiltertoGeometryFile从指南文件夹指定mixer tee agdb文件 注意到一带有绿色对号标记项出现在项目示图区展开左边的ComponentSystems 将Mesh拖进项目示图区中的DM实例 注意出现了联接 抑制实体部件并设置方法 在项目示图区的B体系中双击Mesh项打开ANSYS网格划分注意这里有5部件和5个实体 4个Solid项包含三通管的固体部分而命名为Fluid的体是流体区域因为首先关注的是流体区域 右击并抑制Outline中几何下的4个固体右击Mesh插入方法 选择流体体并将Method设置为Tetrahedrons 将Algorithm设置为PatchConforming 物理优选项 设置PhysicsPreference为CFD SolverPreference为Fluent展开Sizing项并将MaxFaceSize设置为0 015 m 将MaxTetSize设置为0 03 m 展开Inflation项并将UseAutomaticTetInflation设为None 这意味着需要手动定义膨胀层 预览表面网格 右击Mesh并选择PreviewSurfaceMesh 表面网格看起来合理 对方法膨胀 右击PatchConformingMethod并选择InflatethisMethod拾取如下所示的模型表面 设置InflationOption为FirstLayerThickness并输入值0 001m MaximumLayers设为5 生成膨胀网格 右击mesh并选择GenerateMesh来创建膨胀体网格 SkewnessMeshMetric 展开Statistics 将MeshMetrics选项设为Skewness 对Fluent求解器最大值0 742是合适的 解禁固体 选择几何下的4个固体部件 右击来解禁它们 想要对固体划分网格来进行CFX或FLUENT或FSI的耦合传热计算 固体部件的网格划分方法 插入PatchConforming四面体方法 并指定用于4个固体部件的划分 固体部件的体尺寸 右击Outline中Mesh插入Sizing 选择模型视图中的4个固体实体 如需要对体设置选择过滤器 并将选项应用于几何 输入一个尺寸值0 04 m 对流体和固体部件合并网格 重新生成网格 注意新的网格的数量和质量统计 CFD的命名选项 将使用网格的流体部分来设立随后的CFD指南 因为固体实体不需要 再次抑制4个固体实体 为帮助CFD准备网格 需要对3个端面创建命名选项 为创建命名选项 对面设置选择滤波器 拾取模型视图中的面 右击并选择CreateNamedSelection Dothisforthe对模型中y向偏低的面应