fluent教程案例PPT课件

1、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

2、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

3、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，TotalT

4、hickness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patchindepen

5、dent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

6、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

7、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

8、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，

9、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

10、,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0.015m，将MaxTetSize设置为0.03m展开I

11、nflation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Mes

12、hMetrics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0.04m.,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CF

13、D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向偏低的面应用此设置，并命名为inlet-y。,准备CFD网格,对Z向偏高的面(inlet-z)和Y向偏高的面(outlet)重复此操作,输出网格文件,当仍然在ANSYS网格划分环境的时候,点击File/Export，保存文件为后缀为meshdat的文件。注意这个文件的位置，以便随后在使用流体网格进行流体分析时输入这个文件。保存项目并退出Workbench

14、.,汽车集流管的流体和结构网格,作业5.2,目标,这个作业示范对耦合传热(CHT)流分析或流固耦合(FSI)分析创建合适的网格,.然而,几何呈现潜在困难.,几何包含两部分.一部分是固体集流管，另一部分是流体区域.流体网格将是CFD性质,具有膨胀,同时固体网格将是结构化网格.PatchIndependent网格方法用来避免CAD几何细节引起的问题(随后可见).在作业A.1中，同样的几何使用具有虚拟拓扑的PatchConforming方法划分网格,打开Workbench,从START菜单启动ANSYS12.0Workbench(WB)点击WB面板左边的工具箱的ComponentSystems双击M

15、esh,几何输入,右击WB面板右边的Geometry按钮，选择Importgeometry输入Auto-manifold.agdb文件双击Mesh按钮(incellA3)发射网格划分应用程序,几何检查,通过将集流管IGES文件输入进DesignModeler并提取流体区域创建了几何.在屏幕右边,对Physics选择Mechanical网格划分方法选择Automatic,然后点击OK几何的单位设置为mm,在DesignModeler中已创建命名选项，展开NamedSelections并点击每个看其应用的对象。如果网格应用程序中看不到NamedSelections,见下一个幻灯片,命名选项,如果N

16、amedSelections不出现,可能是因为导入选项关掉了.激活这个选项通过右击项目示图区的Geometry按钮并选择Properties.确保NamedSelections是选中的,并且SelectionKey是空的.右击Geometry并选择“Update”右击Mesh并选择“Refresh”,问题几何,尖点,短边,狭长面,包含太多不同尺寸和形状的面的几何会使PatchConforming方法产生问题。可使用PatchIndependent方法的虚拟拓扑选项解决这个问题。,表面网格,PatchConforming方法短边不必要的细化和太多的单元尖点和狭长面具有小角的差的网格质量,Patc

17、hIndependent方法网格不受几何限制可能存在更粗糙的网格单元的尺寸和形状更规则,插入网格方法,左击Mesh并检查它的细节确定Physicspreference设为Mechanical这将确保固体实体的网格适合结构力学指定网格方法:设置指针模式为体RMB(窗口)选择SelectAllRMB选择Insert-Method取决于Workbench的设置，有时一默认的网格方法已经建立，可以删除并建立新的方法，或修改其细节设置细节Method设为TetrahedronsAlgorithm设为PatchIndependentMaxElementSize设为6mmMinSizeLimit设为2mm,

18、指针模式,对流体区域设置单元尺寸,体尺寸保持体选择的指针模式选择流体体RMB(窗口)选择Insert-Sizing体尺寸细节设置ElementSize设为5mm,对流体添加边界层网格,插入膨胀保持体选择的指针模式选择固体实体RMB(Window)选择SuppressBodyRMB(Window)选择SelectAllRMB(Window)选择InsertInflation膨胀的细节设置设置指针模式为面选择对所有壁表面选择Inflation:拾取一个面下拉Extend菜单并选择ExtendtoLimits应用选项126面改变InflationOptionTotalThicknessMaximumThickness设为5mm,体网格生成,划分体设置指针模式为体选择RMB(在窗口)选择UnsuppressallBodiesRMB(inTree)选择GenerateMesh在Statistics中将MeshMetrics设置为Skewness大约生成1500