计算流体力学ICEMCFD网格生成基础教程

1、第一章介绍ICEMCFD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以下子目录：import,parts,domains,mesh,和transfer。他们分别代表：?import/:要导入到ICEMCFD中的会集模型交换文件，比方igs，STL等；parts/:CAD模型domains/:非构造六面体网格文件(hex.unstruct),构造六面体网格分区文件(domain.n),非构造周围体网格文件(cut_domain.1)?mesh/:界线条件文件(family_boco,boco)，构造网格的拓扑定义文件(family_topo,topo_mulcad_o

2、ut),和Tetin几何文件(tetin1).?transfer/:求解器输入文件(star.elem),用于Mom3d.的解析数据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鼠标左键鼠标中键鼠标右键鼠标右键F9F10操作功能点击和拖动旋转模型点击和拖动平移模型点击和上下拖动缩放模型点击和左右拖动绕屏幕Z轴旋转模型按住F9，尔后点击任意鼠标键进行操作的时候进行模型运动按F10紧急图象Reset第二章ICEMCFDMeshEditor界面TheMeshEditor,创

3、办更正网格的集成环境，包含三个窗口TheICEMCFD主窗口显示窗口TheICEMCFD信息窗口主窗口主窗口中除了图形显示地域，外，还有6个radio按钮：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模型维修和编写，界线条件的设置，调用ICEMCFDDDN。它包含?DDNtools,Boundconds,Repair,Utilities,Globalsetup.模型编写模式，由一排彩色radiobuttons控制Surface,Curve,Point,Material,Density,Loop.它们又分别拥有次级菜单?Create,Delete,Modify,Meshparams,Changefamily,Copy/move.TheMeshingMenuThemeshingmenu包含ICEMCFD各种网格划分模块。只适用户拥有楼阁模块的license

5、，他才可以使用这个模块。目前ICEMCFD供应予下模块：?Hexa,Tetra,Global,Prism,Quad,AutoHexa,Mulcad/Padamm,P-Cube按不相同的按钮会调用不相同的模块。TheEditMeshMenuTheEditMeshmenu包含必要的网格编写功能,粗化、圆滑合并等。详尽的操作有：Copy/move,Smooth,Refine,Coarsen,Merge,Extrude,Diagnostics,Uncouple,Bandwidth,Changetype,Changefamily,Utilities,Editnodes,Editelements,Edit

6、edges,EditBlocks,Editsubfaces,RepairTheOutputMenuTheOutputmenu针对不相同求解器进行界线条件的设置。其他用户可以调用Mom3d和Visual3进行网格自适应和可视化。可使用的功能有：?Selectsolver,Boundconds,Solverparams,Solverinput,Runsolver,Visual3,Mom3d,RAMM-ICENote:TheICEMCFD后办理模块Visual3,网格优化模块Mom3d,以及与RAMM-ICE的内燃机网格接口必定有别的的licenseTheUtilitiesCluster这些功能都位

7、于主窗口的右上角：?Help:connectstheusertotheICEMCFDon-linehelpOrient:控制显示坐标View:定制显示属性Undo:操作懊悔Redo:撤掉懊悔Print:打印Shell:调用一个X-Term命令窗口显示窗口Thedisplaywindow,处于屏幕右边,赞同控制依照family,geometricentity,elementtypeanduser-definedsubsets来显示.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周围体网格划分器自动对CAD模型也许STL模型生成周围体网格，无需先生成表面网格这是Tet

11、ra生成的棱拄和周围体混杂网格，体网格和12层33万棱拄网格包含55万周围介绍Tetra采用8叉树算法来对体积进行周围体填充并生成表面网格。用户必定起初规定一些要点的点和曲线。Tetra拥有富强的网格圆滑算法，以及局部适应性加密和粗化算法。对于复杂模型，ICEMCFDTetra拥有以下优点:基于8叉树算法的网格生成快速模型set-up网格与表面拓扑独立无需表面的三角形划分可以直接从CAD模型和STL数据进行网格生成对CADsurfacesand/orSTLRepresentation定义网格尺寸控制体积内部的网格尺寸周围体的节点和曲线与起初的规定般配采用Naturalsize单独的决定几何特色

12、上的周围体网格尺寸体积网格和表面网格的圆滑、节点合并和边交换周围体网格可以合并到混杂网格中，并推行圆滑操作单独地域的粗化Enforcementofmeshperiodicity,bothrotationalandtranslational表面网格编写和诊断工具局部细化和粗化为多种资料供应一个一致的网格快速算法:1500cells/secondICEMCFDTetra的输入ICEMCFDTetra的输入方法有：SetsofB-SplinecurvesandtrimmedB-SplinesurfaceswithprescribedpointsTriangularsurfacemeshesasgeo

13、metrydefinitionB-Spline曲线和曲面当B-spline曲线和曲面输入后，采用线段和三角形对曲面和曲线进行近似，并在起初规定的点上设置极点。B-Spline曲线赞同Tetra办理表面上的中止。若是在表面的边界上没有定义曲线，Tetra划分的三角形会自由的高出中止。而起初规定的点会使得它认出曲线上尖锐的拐弯。Tetra中有工具来自动的在尖锐的特色上获取点和曲线。三角形表面网格对于三角形表面网格，要点点和曲线可以自动的被鉴别。诚然Tetra生成的网格上的节点不完好和原始的网格重合，但是它会吻合模型的形状。这对于从其他网格数据也许立体扫描数据中导入几何模型是很适用途的。ICEMCF

14、DTetra中的智能几何ICEMCFD的CAD接口，保留有CAD几何模型的参数化描述，网格可以在修悔悟的几何模型上重新生成。在CAD中选中被导入的模型带有附加的信息，它们与主几何模型一起储藏，几何模型的参数改变后，用户要重新生成网格只需简单的FileSave，就可以马上进行非构造周围体网格重新计算。八叉树算法Tetra网格生成是基于以下的空间划分算法：这种算法需要的地域保证必要的网格密度，但是为了快速计算尽量采用大的单元。在几何模型的曲线和表面上规定网格尺寸构造一个初始单元来包围整个几何模型3.单元被不断细分来达到最大网格尺寸（每个维的尺寸依照1/2切割，对于三维就是1/8）均一化网格来除掉悬

15、挂网格现象构造出最初的最大尺寸单元网格来包围整个模型节点调整以般配几何模型形状剔除资料外的单元进一步细分单元以满足规定的网格尺寸要求经过节点的合并、搬动、交换和删除进行网格圆滑Family设置,MaterialPoints,起初规定Points在ICEMCFD中可以对几何模型中的各种几何元素进行分组，形成不通的families。这样赞同用户对不通的families进行不相同的参数设置。除了对不通families设置界线条件，用户还可以对每个family定义控制网格尺寸的参数：maximumlength,initialheight,andheightratio。其他还可以对单独的曲线和表面定义网

16、格尺寸参数。这样经过预先规定的网格尺寸参数，用户可以控制周围体节点和要点地域的边的地址。如上面的八叉树算法已经描述的，当网格划分器调整网格节点以般配几何模型外形时，它第一般配起初规定点和曲线。在单元剔除步骤，Tetra要求在每个需要进行解析的不相同资料内定义一个materialpoint。对于CFD，materialpoint可以来定义流体地域；对于构造有限元解析，可以来定义固体地域；也许对于耦合传热问题，用来定义两种地域。ICEMCFDTetra重要特色NaturalSize若是对一个family定义的最大周围体尺寸比某个成员几何元素大，用户必定使用naturalsize限制。Theuser

17、canspecifyanaturalsizethatisproportionaltothereferencetetrasize;itshouldbeassignedavaluethatisslightlysmallerthanthesmallestgapinthemodel,sothatthemesherwillfurthersubdividethetetrahedratomatchthisgeometricfeature.Thenaturalsizelimit将是整个网格中的最小尺寸。Onlyiftheuserdefinesasmallermaxsizeonageometryentitywi

18、llTetracontinuetosubdivideuntilmeetingthemaximumsizerequest.Theeffectofthenaturalsizelimitisageometry-basedadaptationofthemesh.TetrahedralMeshSmootherthetetrahedralsmoother计算每个单元的质量。尔后依照用户指定的质量要求进行圆滑。Smoother更正所有不吻合标准的单元节点被搬动、合并，边被交换，也许单元被删除。这样重复直到满足要求也许达到必然的迭代次数。TetrahedralMeshCoarsenerTriangularSu

19、rfaceMeshSmoother有时用户不愿对某个family进行网格圆滑，ICEMCFDTetra供应fix_families功能来指定某个family保持不变。其他，别的一个相似的功能fix_prisms，用来消除棱拄单元的圆滑。Coarsening和smoother的过程相似。其他也可以采用fix_families来消除某个family的coarsen操作。若是coarsen操作中，size_check选项打开，获取的网格在所有几何元素上会满足预设的尺寸标准。而且Tetra包含了完好的投影projection和smoothing工具tools，以及单元创办、删除、分裂、交换和unifo

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

21、EditingToolsPrismLayerOffsetICEMCFDTetra供应交互式网格编写功能，可以实现节点在几何模型表面的搬动、合并也许删除。三角形单元可以被单独的切割和标记以不相同的名称，并进行质量检查以进行议论。表面网格诊断工具赞同用户快速填充表面网格中的“洞”，查找重叠的三角形和non-manifold极点以及detectionofsingle/multipleedgeandduplicateelements.对于支持非构造周围体和棱拄混杂网格的求解器来说，ICEMCFDTetra的一个独到功能Prisms可以在壁面周边产生偏移的棱拄层网格。MeshPeriodicity采用周

22、期性网格ICEMCFDTetra网格可以很好的适应叶轮机问题的解析。第三章周围体网格划分示范1：三维管道回合这个示范中，我们将对如图的三位管道回合段进行周围体网格划分。figure本示范介绍的操作有：Geometry?设置网格参数MeshparamsModel和MeshparamsFamilies.Meshingmenu?自动网格生成和圆滑TetraBatchfromCADEditmeshmenu检查网格质量Diagnostics.翻动工程打开FileOpen，选择Selectproject，选择3DpipeJunctproject，再选择tetin1。若是出现一个提示窗口要求加载一个doma

23、in，则选择Cancel来开始一个新的模型。生成周围体网格定义family1若是families还不决义，那么第一需要对几何模型的不相同地域分类以创办family。最初整个几何模型被设置为一个family，名称为GEOM。我们将依照figure所示来更正family设置。表面family有INL,OUT,CYL1,CYL2,andSYM。选择GeometrySurfaceChangefamily.来更正family设置3用鼠标左键选择某个表面，用鼠标中键确认选择，尔后会出现一个family设置窗口。也许为所选择的面选择一个已经存在的family，也许在Newfamily中输入一个新的名称来为这

24、个（些）面创办一个family4一旦所有的surface被设置重新命名，采用相似的操作连续对Curves,Points,和Materials进行设置。5在GeometryCurveChangefamily几何模型中所有的曲线将被设置为CUR。用户可以按住鼠标左键拖动进行box-select。6所有的点放在PTSfamily中。注意将光标放在主窗口中，按v键，则可以选择所有点元素。定义Material点1模型的material将被设置为LIVEfamily。它处于圆柱的内部。2选择GeometryMaterialCreateScreenmidpoint.3在Selectfamily窗口中,输入L

25、IVE作为Newfamily名称，按Accept接受4用鼠标左键在圆柱上选择两个相对的极点，尔后按鼠标中键确认。LIVE应该在几何模型的内部。旋转模型以确认它确实在体积内部。5要删除空的families，在Display菜单中选择FamiliesEdit，点击Deleteunused。这样列表中的无用family会自动除掉。按Accept关闭这个窗口。设置网格参数1要确认Surfaces和Curves都已经被toggledon,在display窗口的分别按Surfaces和Curves的OptsTetrasizes，周围体形状的图标就会显示在几何模型上。2这时用户可以用MeshparamsMo

26、del来更正整个模型的网格尺寸（右图）。将Referencesize设置为5，Referencesize是一个被乘数，其他所有的family、曲面和曲线的网格尺寸都以它为参照，乘以各自的设定的size不相同Referencesize的收效3注意改变Referencesize并按Apply会改变几何模型上的周围体图标的尺寸。要改变某个指定family的网格尺寸，选择SurfaceMeshparamsFamilies。用户就可以从Selectfamily窗口中选择family（如图）。本示范中选择CYL2尔后按Accept。CYL2对应的表面就会以加亮显示。5在Surfacefamilymeshp

27、arams窗口中(如图)，对Size指定为0.5，其他参数为0，因为Tetra生成网格时不用这些参数，只有Hexa用。选择Showsizeparamsusingrefsize会使得按下Apply后参数调整可见。选择Dismiss关闭窗口。6当对网格尺寸设置满意后，按FileSave来储藏。RunningtheTetraMesh选择MeshingTetrafromCAD/SurfaceMesh来生成周围体网格。Tetraparameters窗口将会出现(如右图);依照图中设置后，按Mesh进行网格划分。MessageWindow将会报告网格划分过程信息。译者注：这个步骤和PDF文档中所述不相同，

28、原文中的菜单和Tetraparameters窗口与4.2版不太相同。原文和原图以下：ChooseMeshingTetraBatchfromCADtogeneratethetetrahedralmesh.TheTetraInteractivefromCADmodeindicatesthatTetrawillnotautomaticallysavethevolumemesh(Writevolume)orsurfacemeshWrite(surface).TheTetraparameterswindowwillappear(refertoFigure3.1.4):最后显示的网格为：SavingtheMesh用FileSaveDomainfile存盘第五章SphereCube本示范此后，读者将会掌握采用Smoother来提高网格质量。一个半球体，内含一个立方体空腔。图中以注