壁面网格划分规则
流固耦合 壁面处理
流固耦合壁面处理
流固耦合是指在数值模拟中同时考虑流体动力学和固体力学的相互作用。
在流固耦合问题中，流体和固体之间存在相互作用与影响，如流体对固体的压力、流体对固体的摩擦力、固体对流体的形状变化等。
壁面处理是指对流固耦合问题中的固体表面进行模拟和处理的方法。
在流固耦合问题中，固体表面通常是模拟成网格中的一个边界面，需要考虑流体在固体表面的流动和作用。
壁面处理的方法有多种，常见的包括：
1. 无壁面处理：忽略固体表面的影响，将其看作完全光滑的界面。
这种方法适用于固体表面与流体之间无明显摩擦或相互作用的情况。
2. 壁面法：使用壁面法对固体表面进行细化网格划分，并根据流体在固体表面的作用来计算其影响。
壁面法可以考虑固体表面的摩擦、阻力、振动等效应。
3. 体系法：将固体表面看作整个流体体系的一部分，并采用连续介质方程来描述固体表面的流动和力学行为。
体系法适用于固体表面与流体之间有较强耦合的情况。
4. 涡模拟：通过增加人工涡量来模拟固体表面的流动和动力行为。
这种方法可以有效地模拟流固耦合问题中的涡旋现象和流动分离等特征。
壁面处理方法的选择要根据具体的流固耦合问题和数值模拟需求进行。
不同的方法有不同的适用条件和精度要求，需要综合考虑模拟效果和计算效率。
CFD 计算对计算网格有特殊的要求
CFD 计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。
对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。
对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而可以划分出高质量的贴体网格。
而其它通用的CAE 前处理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD 计算要求，而Gambit 软件解决了这个特殊要求。
如果先在一条边上画密网格再在之上画边界层，边界层与网格能很好的对应起来如果直接在一条边上画边界层，则边界层横向之间的距离很宽怎么设置边界层横向之间的距离，即不用先画网格也能画出横向距离很密的边界层来？在划分边界层网格之前，用粘性网格间距计算器，计算出想要的y+值对应的第一层网格高度；第一层高度出来之后，关于网格的纵横向网格间距之比，也就是边界层第一层网格高度与横向间距之比，大概在1/sqrt(Re)，最为适宜；先在你要划边界层网格的边上划分线网格，然后再划分边界层。
gambit本人也用了一段时间，六面体网格四面体网格我都画过，但是最头疼的还是三维边界层网格的生成。
用gambit自带的边界层网格生成功能画出来的边界层网格经常达不到好的效果，或者对于复杂的外形根本就无法生成边界层网格。
为此我就采用手动设置边界层，但是比较费时间，效果还一般。
不知道大家是不是也遇到相似的问题，或者有更好的方法，请指点一下，先谢谢了！22 什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么样的影响？它对计算的收敛情况又有什么样的影响？1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。
用通用变量来写出时，为松驰因子（Relaxati on Factors）。
第二章 Gambit划分网格
1）应用分级设定的边
2）分级方案
3）网格节点步长（间隔数目） 4）边网格划分选项
线网格划分
2）分级方案 Gambit 提供了以下类型的边网格划分分级方案：
• • • • • •
•
Successive Ratio First Length Last Length First Last Ratio Last First Ratio Exponent Bi-exponent Bell Shaped
非对称格式，产生的分级 形式不需要关于边的中心对称
对称格式，限制关于边 中心对称的分级类型
•
线网格划分
• 狭长型网格长宽比不要超过5； • 燃烧反应的区域网格尽量细化。
3、面网格划分
进行一个面网格划分，用户必须 设定以下参数：
1）要网格划分的面
2）网格划分的形式 3）网格节点的间距 4）面网格划分选项
体网格光顺化
• Smooth Volume Meshes 在一个或多个体积上光顺化网格节点。 1、选择要光顺化的体积； 2、光顺化方案 L-W Lapiacian:使每个节点 周围单元平均边长； Equipotential：使节点周围单元体积相等。
体网格划分技巧
• 首先画线网格和部分面网格； • 尽量采用五面体和六面体网格，以控制网 格数量； • 复杂结构考虑分块画网格，避免把所有几 何组合成一个整体；
平整面网格
Smooth Faces Meshes命令 将调整一个或者多个面网格节点的位置 用户需设定以下参数： 1）要平整的网格面 2）平整方式 L-W Laplalian ：在每个节点周围使用单元的平均变长（趋向平 均单元 边长）
Centroid Area ：平衡相邻单元的面积
Ansys Icepak网格划分原则
Ansys Icepak网格划分原则（-）网格类型网格划分是仿真的第二步，是所有仿真求解的基础，网格质量的好坏直接决定了求解计算的精度和收敛性。
优质的网格可以保证CFD计算的精度，其主要表现在以下几个方面：(1)网格必须贴体，即划分的网格必须将模型本身的几何形状描述出来，以保证模型的几何形状不失真；(2)可以对固体壁面附近的网格进行局部加密，这是因为任何物理变量在固体壁面附近的梯度都比较大，壁面附近网格由密到疏，才能够将不同物理量的梯度进行合理的捕捉；(3)网格的各种质量指标需满足Icepak的要求。
为了得到更优质的网格，Icepak提供了包括Mesher-HD（六面体占优）、Hexa Unstructured（非结构化网格）、Hexa Cartesian（结构化网格）在内的多种网格划分形式。
Mesher-HD即六面体占优网格，包含六面体、四面体及多面体网格类型，可以对Icepak的原始几何体及导入的异形CAD体进行网格划分；如果选择Mesher-HD方法，在网格控制面板下会出现Multi-Level多级网格的选项；如果模型中包含了异形CAD几何体，则必须使用Mesher-HD方法进行网格划分。
图1异形CAD体的贴体网格——六面体占优Hexa Unstructured即非结构化网格，全部为六面体网格，且网格不垂直相交，适用于所有的Icepak原始几何体（立方体、圆柱、多边形等）进行网格划分；非结构化网格可以对规则的几何体进行贴体划分；非结构化网格可以使用O-grid网格对具有圆弧特征的几何体进行贴体的网格划分，因此非结构化网格在Icepak电子热模拟中应用的非常广泛。
Hexa Cartesian即结构化网格，所有的网格均为垂直正交，三维的实体网格可以在坐标系方向进行编号标注。
由于这种网格在模型的弧线边界会出现stair-stepped阶梯状网格，因此只适用于对类似于方体的几何模型记性贴体网格划分，而对具有弧线和斜面等特征的几何体则无法得到贴体网格。
网格划分原则
有限元分析中的网格划分好坏直接关系到模型计算的准确性。
本文简述了网格划分应用的基本理论，并以ANSYS限元分析中的网格划分为实例对象，详细讲述了网格划分基本理论及其在工程中的实际应用，具有一定的指导意义。
1 引言ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。
网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。
从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。
同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。
在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。
辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。
由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。
2 ANSYS网格划分的指导思想ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。
在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。
为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。
利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。
有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。
在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则。
关于网格的知识整理（上）
关于⽹格的知识整理（上）
1.⽹格的形状
四⾯体：最简单的单元，任意形状的3D图形都可以⽤四⾯体⽹格来划分，唯⼀可以⽤⾃适应⽹格的单元。
四⾯体
⾦字塔形：从六⾯体到四⾯体过渡的单元。
⾦字塔形
三棱柱和六⾯体
三棱柱和六⾯体：纵横⽐较⼤，可以减少单元数
2.什么时候该⽤什么⽹格？
1.如果不知道怎么划分⽹格或者⼏何形状不规则的时候就⽤四⾯体。
2.如果已经某个⽅向的解变化缓慢，就在该⽅向⽤三棱柱或者六⾯体的长边。
3.如果⼏何体包含薄层，就⽤三棱柱或者六⾯体的短边或者⽤边界条件来代替。
3.⽹格尺⼨（size）⾥⾯参数的含义
Mesh⽹格下⾯有关于size（⽹格尺⼨的设置）。
可以选择Predefined（预先定义好的⼏个尺⼨），也可以根据⾃⼰需要进⾏修改，选择Custom，如下图所⽰。
下⾯解释⼀下各个参数的含义。
1.Maximum element size（最⼤单元尺⼨）：通过控制最⼤单元尺⼨，可以控制剖分的⽹格⾄于太⼤。
2.Minimum element size（最⼩单元尺⼨）：在⼀些狭窄区域，如果最⼩单元尺⼨太⼤，就会导致在狭窄区域⽆法剖分，出现错误，可以减⼩最⼩单元尺⼨，避免错误的发⽣。
另外也要避免⼀些太过狭窄的区域出现，例如太细的尖⾓。
3.Maximum element growth rate（最⼤的单元增长率）：它指得是从⼩单元到较⼤单元的最⼤增长率，通过指定这个参数，可以在需要精细⽹格剖分的区域保持精细的⽹格剖分，在不需要精细⽹格的区域⽤较粗的⽹格剖分。
减少⽹格的数量。
4.Curvature factor（曲率因⼦）：。
【流体】ANSYSmeshing网格划分之-上手1-3Dtube网格划分
【流体】ANSYSmeshing网格划分之-上手1-3Dtube网格划分在之前的入门文章《ANSYS meshing 网格划分之 - 入门1 - 3D 几何边界命名》中，我们用中间放置有阻流器的tube作为例子学会边界命名操作。
本章在此基础上，依然采用此tube几何文件为例，正式上手学习ANSYS meshing三维网格划分。
1. 几何命名好之后，在workbench工作界面，左键按住Geometry模块的第二栏，不要放松鼠标，拉到Mesh模块的第二栏中，然后鼠标放开。
两个模块之间出现一条蓝色的连接线，表示已经成功将几何导入到Mesh模块中。
2. 鼠标左键双击Mesh模块第三栏的Mesh，打开mesh软件界面。
工作界面和其他软件基本一样，在划分网格时，主要注意的窗口有如下：3. 调整透明度。
当几何导入到Mesh模块中时，有时是半透明显示，但是有时候是不透明显示，如上图所示。
这样就看不到tube里面的结构，因此，需要将几何调整到透明状态，方便后面操作。
4. 网格划分。
Mesh模块是ANSYS的网格划分工具之一，能够划分CFD网格，CAE分析网格和电磁分析网格。
所以需要指定划分类型，软件会帮您将一些默认参数进行调整，更好划分网格。
本章是划分CFD网格，导入到Fluent软件中使用。
ANSYS Meshing模块划分网格的设置，基本都是通过鼠标右键设计树中的Mesh选择，即上面图片中的1所指，包括体网格、面网格、线网格等划分选择。
然后在底部的Details窗口中设置相关参数。
由于管子的直径只有14mm，所以需要将网格划分总参数进行修改，如下图。
网格划分总参数有许多，将会在后续文章中一一讲解，现在是先按照本文走一遍网格划分，熟悉操作。
选择四面体网格划分方法。
鼠标右键设计树中的Mesh，选择Method。
在Details中选中几何，Method选Tetrahedrons四面体网格。
因为这是流体流动，所以需要对壁面划分边界层网格。
连铸——网格划分
连铸——网格划分
工况描述：具有一定过热度的金属沿X正方向进入结晶器(wall)，与结晶器产生换热，在离开出口前形成一定厚度的凝固壳体。
网格部分：ANSYSMeshing也可以画出漂亮的网格
1 Geometry面板
1.1 使用workbench 里的DM（为了方便截图模型尺寸随意给定）
1.2 模型切割：Creat —Boolean，注意切割时，preserve Tool Bodies 在下拉菜单选择Yes
1.3 选择from new part，让两个块在生成网格时共节点，即在分割处数据共享，若不做此操作，可能此处就识别为Wall, 流场无法通过。
2 mesh面板
网格划分：使用workbench 自带的fluent集成模块里的Mesh。
两处网格需要细化处理
(1) 壁面：与金属间存在强换热，需划分边界层，以捕捉场变量的变化。
(2) 入口：流速较大，影响各物理场的转变。
根据几何最小特征尺寸给定初步的网格划分尺寸。
(3) 右击左侧mesh,选择Automatic Method并选择四边形；同样右击mesh选择Size（重复操作，左侧出现3个Edge Size）。
对于边界层划分，这里在Size模式下采用Bias Type，其他几个不需要使用Bias Type。
(4) Behavior 必须选择为Hard,这样使用Face meshing才有作用。
(5) 添加一个Face Meshing
好啦，网格效果如下。
第3讲-网格生成技术简介PPT课件
• 结构化网格
网格的类型
• 非结构化网格
• 混合网格
进入
Dy
网格间距重要性I
壁面
壁面
流向
流出
均匀网格间距
Dy
d
y u
均匀网格
计算所得速度曲线
y u
计算所得速度曲线
物理边界层
x
展宽网格
物理Hale Waihona Puke 界层非均匀网格间距x
.
5
网格间距重要性II
入口
最大正向速度
顶部壁面
h 台阶
分界流线
回流涡团
2h
最大负向速度
20
基于求解的自适应加密
.
21
实例—方腔拖曳流动
• 不可压缩流动研究的经典案例
实例—方腔拖曳流动
• 不同网格类型的影响
实例—方腔拖曳流动
• 不同网格类型的影响—速度云图
实例—方腔拖曳流动
• 不同网格类型的影响—收敛性
实例—方腔拖曳流动
• 不同网格类型的影响—中轴线上速度分布
实例—方腔拖曳流动
第三讲网格生成技术简介屠基元教授清华大学墨尔本皇家理工大学非均匀网格间距流出进入流向计算所得速度曲线物理边界层计算所得速度曲线物理边界层展宽网格均匀网格间距ii计算网格最大负向速度出口2h分界流线最大正向速度顶部壁面底部壁面台阶入口回流涡团正交结构化网格贴体结构化网格圆筒内部结构化网格和非结构化网格的划分structuredmeshunstructuredmesh顶点顶点顶点顶点结构化网格非结构化网格在顶点处倾斜的单元10带不匹配单元表面的正交结构化网格11匹配与不匹配单元表面的多块结构化网格12131415hexatetra16hexatetraii171819ii20rmituniversity21不同网格尺度的影响四边形中轴线上的速度分布rmituniversity29最佳网格多是非均匀的流场梯度较大的区域细化网格梯度较小的区域采用较粗网格
2.1.5 壁面和近壁区网格处理原则[共2页]
![2.1.5 壁面和近壁区网格处理原则[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/bfe298105fbfc77da269b1e1.png)
网格基础与操作 第 2 章图2-11 翼形的非结构三角形网格图2-12 非结构四面体网格图2-13 三角形与四边形混合网格图2-14 多面体网格2.1.5 壁面和近壁区网格处理原则通常使用的湍流模型（如k-ε模型）针对充分发展的湍流才有效，它们只在高Re（雷诺数）的湍流模拟中适用。
但是，近壁区附近Re较低，湍流发展并不充分，湍流的脉动影响不如分子黏性的影响大，该区域不能使用高Re数的湍流模型，必须采用特殊的处理方法，而且在网格划分上也要进行特殊的处理。
本节介绍的壁面函数法可以与k-ε模型等配合，解决近壁区的流动计算问题。
1．壁面边界层与壁面函数对于有壁面的流动，当主流为充分发展湍流时，根据离壁面法线距离的不同，可将流动划分为壁面区（或称内区、近壁区）和核心区（或称外区）。
核心区是完全湍流区，为充分发展的湍流。
在壁面区，由于有壁面的影响，流动与核心区不同。
壁面区可分为3个子层，如图2-15所示。
黏性底层。
过渡层。
对数律层。
黏性底层是一个紧贴壁面的极薄层，在动量、热量和质量的交换过程中黏性力起主要作用，而湍流切应力可以忽略，因此流动几乎可以看成层流流动，且在平行于壁面方向上的速度分量沿壁面法线方向呈线性分布。
过渡层处于黏性底层之外，在此层中，黏性力和湍流切应力的作用相当，流动状况较为复杂，很难用公式或定律表述。
实际工程计算中由于过渡层厚度极小，可不考虑此层，直接以对数律层的方法处理。
对数律层处于近壁区的最外层，黏性力的影响不明显，湍流切应力占主要地位，流动处于充分发展的湍流状态，流速分布接近对数律。
图2-15 近壁区3个子层的划分l29。
一些需要了解的关于CFD的常识
一些需要了解的关于CFD的常识关于网格：1. 网格是CFD 的几何表达形式，也是模拟和分析的载体。
2. 网格质量对CFD 计算的精度和效率影响很大。
3. 单连域：求解区域边界线内不包含有非求解区域。
多连域：求解区域含有非求解区域。
4. 绕流问题的网格一般为O 型和C 型网格。
考虑使用结构还是非结构网格的时候，主要考虑以下几个因素：1. 主要考虑网格的多少，这才是真正影响计算消耗最大的因素。
主要从以下的观点进行考虑。
当几何外形太复杂或者流动的长度尺度太大时，三角形网格和四面体网格所生成的单元会比等量的包含四边形网格和六面体网格的单元少得多。
这是因为三角形网格和四面体网格允许单元聚集在流域的所选区域，而四边形网格和六面体网格会在不需要加密的地方产生单元。
非结构的四边形网格和六面体网格为对于一般复杂外形提供了许多三角形和四面体网格的优点。
（复杂外形建议用非结构网格）2. 网格的比率。
四边形和六边形单元的一个特点就是它们在某些情况下可以允许比三角形/四面体单元更大的比率。
三角形/四面体单元的大比率总会影响单元的歪斜。
因此，如果你有相对简单的几何外形，而且流动和几何外形很符合，比如长管，你就可以使用大比率的四边形和六边形单元。
这种网格可能会比三角形/四面体网格少很多单元。
（流动和外形比较符合且外形简单时，建议使用结构网格）关于数值耗散问题，有如下几点：● 当真实耗散很小时，即对流占主导地位时，数值耗散是显而易见的。
● 所有的解决流体问题的数值格式都会有数值耗散，这是因为数值耗散来源于截断误差，截断误差是描述流体流动的离散方程导致的。
●FLUENT 中所用的二阶离散格式可以帮助减少解的数值耗散的影响。
● 数值耗散量的大小与网格的分辨率成反比。
因此解决数值耗散问题的一个方法就是精化网格。
● 当流动和网格成一条直线时数值耗散最小（所以我们才要使用结构网格来计算啊）最后一点和网格选择最有关系。
很明显，使用三角形/四面体网格流动永远不会和网格成一条直线，而如果几何外形不是很复杂时，四边形网格和六面体网格可能就会实现流动和网格成一条线。
floefd网格的划分
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• 电子散热基础培训教程
小固体特征网格细化
细小固体特征细化 等级 = 1
细小固体特征细化 等级 = 4
FloFlowSimul ation 培训
FlowSimulation 已经探测到水平 狭长圆柱体，但由于等级较低无 法捕捉这一圆柱体。
– 判断 minimum gap size 和
m是i否ni是mu合m适w值Fa很lllot重hFi要lcoknwesSsi,mul – 这会提供a合t适io的n网格培值训
– 不要关闭 the Optimize thin
walls resolution 选项
– 因为它不需要过度的网格细
•
化，就可以求解薄壁模型
• 坏网格 – 坏结果。
• 太多网格 – 计算时间更长
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• 电子散热基础培训教程
初始网格和局部初始网格
初始网格设置
局部初始网格设置
FloFlowSimul ation 培训
Domain based
Geometry based
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• 初始网格等级 (Level of initial mesh) 控制基础网 格(Basic Mesh) 数量和模 型中狭长通道内网格细化 。
水平圆柱体已经被细化。注意， 网格仅仅细化了圆柱体所在的区 域。
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• 电子散热基础培训教程
曲面网格细化
固体/流体分界曲面标准 (angle between normals) = 0.318 rad
FloFlowSimul ation 培训
曲线细化等级 = 0 不细化网格。
Hypermesh补面及划分网格实用手册
Hypermesh补面及划分网格实用手册作者：朱彦峰2008年8月第一章2Dmeshing 过程Hyperworks （为有限元分析做前处理和后处理） —— Hypermesh ： *为forge 提供的是#.nas 文件，2D 网格后的曲面。
使用步骤：1打开hypermesh 软件后，在user profiles 菜单中选择hypermesh 和nastran ；或通过preferences 下拉菜单//user profiles 进行如上操作；2选择files 设置输入文件的参数；将2处点开选择输入文件类型；设置scale factor 和才leanup tol ；在选择import 输入文件。
3输入模型后：Organize >> collectors (给名；改变颜色；选择components ；和pshell。
Shift+F11或Organize >> Entities （按surfs ，将选择的曲面copy 或移入该收集，作为参考）；首先通过左上角model 树将新收集隐藏（在选hide 前应先选configure browser 一次，否则隐藏不了。
210.500利用下面的工具进行放缩/移动和旋转等；（+、-可放缩）； 可用return 返回；利用3处按钮控制模型是否着色显示；并设置Auto 到by 2D top ；4 修补几何体：（1）Geom —— auto cleanup （2）利用，每次只勾选一个复选框，再利用相互切换，同时运用Geom状态下的各个工具修补曲面，消除红色和黄色边界线。
（edge edit —— （un ）supress 可以删除锐角边，便于应力分析及meshing ；）3部分修补工具：***Esc —— return 退出或返回；***F1 —— Hidden line 隐藏线；***F2 —— Delete Entities 删除；***F3 —— Replace 替换；***F4 —— Distance 距离；***F5 —— Mask 掩饰；（遮蔽不必要的部分；或非别mesh不同部分曲面）***F6 —— Edit Elements 编辑；***F8 —— Create Nodes***F9 —— Line edit***F10 —— check elements – Evaluates element quality of the generated mesh ***F12 —— Auto meshToggle 将相切连续以上的边转化为suppressed 边，作为一个平面计算。
fluent边界条件类型
fluent边界条件类型1. 什么是fluent边界条件类型？1.1 定义在计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）中，边界条件是指在计算流域中模拟流动时需要指定的物理参数。
流体边界条件类型（fluent boundary condition types）是指在FLUENT软件中可用的一组选项，用于定义流体流动中各个边界的行为和特性。
1.2 作用合理选择合适的边界条件类型对于准确模拟和预测流体的行为至关重要。
通过使用正确的边界条件，可以模拟不同流动现象，并进行流场特性研究、优化设计和工程应用。
2. 常用的边界条件类型2.1 壁面（Wall）壁面边界条件类型用于模拟流体与实际物体接触的情况。
通常使用壁面边界条件来指定流体与固体表面的相互作用，将固体表面作为壁面。
壁面可以是粗糙的、光滑的或多孔的，依据实际情况选择合适的壁面类型。
2.2 入口（Inlet）入口边界条件类型用于指定流场的入口条件。
在模拟中，需要知道流体的入口速度、温度等参数。
通过选择不同类型的入口边界条件，可以模拟不同的进口流动特性。
2.3 出口（Outlet）出口边界条件类型用于指定流场的出口条件。
在模拟中，需要知道流体的出口压力、流量等参数。
通过选择不同类型的出口边界条件，可以模拟不同的出口流动特性。
2.4 对称（Symmetry）对称边界条件类型用于指定流场中的对称平面。
如果流场具有对称性，则可以通过设置对称边界条件来减少计算的复杂性。
2.5 轴对称（Axis）轴对称边界条件类型用于指定流场中的轴对称情况。
当流场中的流动具有轴对称性时，可以使用轴对称边界条件来简化计算。
2.6 压强出口（Pressure Outlet）压强出口边界条件类型用于指定流场的出口压强。
在一些特定情况下，知道流体的出口压强是流场模拟的重要参数。
3. 如何选择合适的边界条件类型？3.1 研究流动特性在选择边界条件类型之前，需要对所研究的流动特性进行分析和理解。
ICEM六面体网格划分(共61张PPT)
– 可以单独在几何体上移动它们
– 可以一次移动多个
– 沿着固定平面或线/矢量移动
9/9/05
12
Moving Vertices of Different
Associations 颜色表明了关联类型及顶点可以进行的移动方式(边也遵循这一标准, 不包括红色) –红 • 约束到几何点（point） • 除非改变关联，否则不可移动 –绿 • 约束到曲线（curve） • 在特定的曲线上滑动 –白 • 约束到曲面（surfaces） • 在任何 ACTIVE曲面上滑动 (在模型树中打开显示的曲面) • 如果不在曲面上, 将跳到最近的ACTIVE曲面上移动 –蓝 • 自由（通常是内部）顶点 • 选择顶点附近的边，并在其上移动
• 争取
– Angle 角度 • 单元最小内角
• 争取 >18 度
– Aspect ratio 纵横比
– Volume 体积
– Warpage 扭曲
• 争取 < 45 度
–
检查网格质量
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通过设置直方图，你可以显示指定质量范围内的网格单元
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3D Pipe Junction 指南
练习 3D Pipe Junction 实例 #2
– 网格有不同的投影方法
– 选择 Projection faces 可以完全描绘几何体 – 通过在模型树中打开 Part观察指定曲面的网格 – 使用 Scan planes 观察内部网格
–
观察网格
No projection
Face projection
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分块过程
使用网格质量直方图
– Determinant 决定指标 • 测量单元变形 • 大部分求解器接受
Abaqus网格划分原则
如何使用3D实体单元？1 如果不需要模拟非常大的应变或进行一个复杂的、改变接触条件的问题，则应采用二次减缩积分单元(CAX8R,CRE8R,CPS8R.C3D20R等)。
2 如果存在应力集中，则应在局部采用二次完全积分单元（CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等）。
它们可在较低费用下对应力梯度提供最好的解决。
尽量不要使用线性减缩积分单元。
用细化的二次减缩积分单元与二次完全积分单元求解结果相差不大，且前者时间短。
3 对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元（CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等）。
4 对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I,CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的细网格划分。
5 对以弯曲为主的问题，如能保证所关心部位单元扭曲较小，使用非协调单元（如C3D8I），求解很精确。
6 对于弹塑性分析，不可压缩材料（如金属），不能使用二次完全积分单元，否则易体积自锁，应使用修正的二次三角形或四面体单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。
若使用二次减缩积分单元，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。
7 除平面应力问题之外，如材料完全不可压缩（如橡胶），应使用杂交单元；在某些情况下，近似不可压缩材料也应使用杂交单元。
8 当几何形状复杂时，万不得已采用楔形和四面体单元。
这些单元的线性形式，如C3D6和C3D4，是较差的单元（若需要时，划分较细的网格以使结果达到合理的精度），这些单元也应远离需要精确求解的区域。
应该采用修正的二次四面体单元（C3D10M）。
9 如使用了自由网格划分技术，四面体单元应选二次的，其结果对小位移问题应该是合理的，但花时间多。
在ABAQUS/Standard中选C3D10，ABAQUS/Explicit中选修正的（C3D10M）。
如有大的塑性变形，或模型中存在接触，且使用默认的“硬”接触关系，也应选C3D10M。
ICEM结构和非结构网格划分技巧总结
ICEM网格划分技巧总结1.进行后处理前，划分完网格后必须进行边界层设置。
（因为模拟周围存在不同的压力速度等因素）2.边界层的作用：加密叶片周围的网格；捕获叶片周围的压力温度等因素的变化。
3.进行网格拓扑后，线条颜色含义：黄色表示二维一个面上一条线/边或空洞周边(缺失面)；绿色：不依赖于集合体独立于几何体，对几何体无影响可作为辅助线。
蓝色：三个或三个以上面的交线；红色：两个面的交线(较理想)4.内流场区域的创建：新建Part然后将所需的所有内流面都Add to Part中，最后看那个口未封闭，通过局部面命令，将面补全；若只是单纯为了划分网格，可仅使用Creat Body 命令进行创建。
5.外流场区域的创建：首先进行模型的拓扑(Repair Geometry)——Surface右键——菜单中选择transparent——查看有无黄色的线——若有一定要进行补全！小结：Create body：两点之间的中点含义为以此点为中心，向外放射所涉及的所有固体/实体物进行包含，此实物体所占的区域，可看作为内流场区域。
6.边界层设置步骤：打开——在Prism中打勾——在Compute Mesh中将打对勾7.在ICEM中输出为非结构网格：File——Mesh——Load from Blocking——replace (Fluent不支持结构网格；ICEM做出的是非结构网格)8.在ICEM输出为结构网格：File——Blocking——Save Multiblock Mesh(前提是以分块的形式生成的网格)9.网格类型有：O、Y、三角形进行Y型切分；P26-P28;删除O型块：用Merge Vertices(2个顶点进行合并)即可删除；10.非结构网格的生成：先Repair Geometry进行检查——不能出现黄色的线——GlobalMesh Parameters——Compute Mesh11.创建无厚度壁面：需要进行面关联P32；创建无壁厚面网格：要将无壁厚面的Part——必在Part Mesh Setup中将Split Wall勾选;12.创建Body原理：以此点为中心向外发散搜寻一个封闭的区域；将物体分出流体区域后划分网格，导入到Fluent会识别。
6第七讲地质体网格划分原则
MSC.GS-Mesher 直接读各种CAD几何模型 MSC.Mvision 材料数据信息，如材料的成分含量 MSC.Enterprise Mvision 基于互联网向用户提供 Mvision材料库， MSC.SuperModel 建模 MSC.NVH-Manager 噪音及舒适性仿真分析。 MSC.Acumen 是实现特定任务客户化的工具箱MSC.Marc AutoForg -- 是2D和3D体成型过 程仿真的专用软件
作业
目前国际上有哪些有限元软件？ 有限元可在什么行业应用，研究什么问 题？举例说明！ 有限元可用来研究哪些工程地质问题？ 举例说明！ 我国哪些公司、行业开发和应用有限元， 干什么？举例说明！ 使用有限元的优点和缺点是什么？
堤坝的有限元网格划分
堤坝的变形图
结果的后处理
用表格或图形的形 式重新表示结果。 右图为一有支挡的 堤坝的破坏接近度 图
基坑支护有限元网格划分图
隧道有限元网格划分图
小湾拱坝三维动力学有限元计算
轴承强度分析
北京飞箭软件有限公 司与北京轴承厂合作， 采用独特的Lagrange 乘子模拟接触力的 DDA算法，成功地模 拟了轴承的受力状况。 此问题为一个复杂的 非线性边界多体接触 问题。
岩土工程中使用较好的
ABAQUS MARC adina、 Flac (差分） 2D-
abaqus的源代码是由美国的卡尔森、西比特、索隆 森三人完成，即现在的Hibbitt, Karlsson & Sorensen,Inc adina的源代码是由MIT力学系Bathe教授最初完成 的，但是由于经营不好，一度倒闭，后被一家英国 公司收购，即现在的adina公司，其国内代理的网 页是：/ Fast Lagrangian Analysis of Continua的缩写， 是HCItasca 公司的出品，号称岩土及工程地质方 面全球最贵最好的软件。但是这个软件由于专门用 于岩土及地质工程，应用面很窄，所以没有很好的 破解（盗版很少）。国内一些较大的做岩体研究的 单位有！
壁面网格划分规则
The goal is to determine the required near wall mesh spacing,, in terms of Reynolds number, running length, and a target value. A < 200 is acceptable if you are using the automatic wall treatment, if not, continue to readthe advice below. After running a solution, the value of(in particular, the value given by the solver variable , representing the value for the first node from the wall) should agree with:model means using a fine mesh and one of themodels (which include the SST model). Themodels do accept coarser meshes, due to the automatic near-wall treatment forthese models. with characteristic velocity and length of the plate .The correlation for the wall shear stress coefficient, , is given by: where is the distance along the plate from the leading edge.The definition of for this estimate is:目的是由雷诺数、行程长度及”with being the mesh spacing between the wall and the first node away from the wall. Using the definitioncan be eliminated incan be eliminated usingFurther simplification can be made by assuming that:where is some fraction.Assuming that , then, except for very smallThis equation allows us to set the target value at a given location and obtain the mesh spacing, for nodes in the boundary layer.湍流模型计算准确。
中科大FLUENT讲稿第四章,湍流流动的近壁处理
第四章，湍流流动的近壁处理壁面对湍流有明显影响。
在很靠近壁面的地方,粘性阻尼减少了切向速度脉动,壁面也阻止了法向的速度脉动。
离开壁面稍微远点的地方，由于平均速度梯度的增加,湍动能产生迅速变大，因而湍流增强。
因此近壁的处理明显影响数值模拟的结果,因为壁面是涡量和湍流的主要来源。
实验研究表明，近壁区域可以分为三层,最近壁面的地方被称为粘性底层，流动是层流状态，分子粘性对于动量、热量和质量输运起到决定作用。
外区域成为完全湍流层，湍流起决定作用。
在完全湍流与层流底层之间底区域为混合区域(Blending region），该区域内分子粘性与湍流都起着相当的作用.近壁区域划分见图4－1。
图4－1，边界层结构第一节，壁面函数与近壁模型近壁处理方法有两类：第一类是不求解层流底层和混合区,采用半经验公式(壁面函数）来求解层流底层与完全湍流之间的区域.采用壁面函数的方法可以避免改进模型就可以直接模拟壁面存在对湍流的影响.第二类是改进湍流模型，粘性影响的近壁区域，包括层流底层都可以求解.对于多数高雷诺数流动问题,采用壁面函数的方法可以节约计算资源.这是因为在近壁区域，求解的变量变化梯度较大，改进模型的方法计算量比较大。
由于可以减少计算量并具有一定的精度,壁面函数得到了比较多的应用.对于许多的工程实际流动问题,采用壁面函数处理近壁区域是很好的选择。
如果我们研究的问题是低雷诺数的流动问题，那么采用壁面函数方法处理近壁区域就不合适了，而且壁面函数处理的前提假设条件也不满足。
这就需要一个合适的模型，可以一直求解到壁面.FLUENT提供了壁面函数和近壁模型两种方法,以便供用户根据自己的计算问题选择。
4。
1。
1壁面函数FLUENT提供的壁面函数包括：1,标准壁面函数;2，非平衡壁面函数两类。
标准壁面函数是采用Launder and Spalding [L93］的近壁处理方法。
该方法在很多工程实际流动中有较好的模拟效果。
4。
1。
1.1 标准壁面函数根据平均速度壁面法则,有：**1ln()U Ey k=4－1 其中，1/41/2*/p pw U C k U μτρ≡,1/41/2*p p C k y y μρμ≡，并且k ＝0。
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The goal is to determine the required near wall mesh spacing,
, in terms of Reynolds number, running length, and a target value. A < 200 is acceptable if you are using the automatic wall treatment, if not, continue to read
the advice below. After running a solution, the value of
(in particular, the value given by the solver variable , representing the value for the first node from the wall) should agree with:
model means using a fine mesh and one of the
models (which include the SST model). The
models do accept coarser meshes, due to the automatic near-wall treatment for
these models. with characteristic velocity and length of the plate .
The correlation for the wall shear stress coefficient, , is given by: where is the distance along the plate from the leading edge.
The definition of for this estimate is:
目的是由雷诺数、行程长度及”
with being the mesh spacing between the wall and the first node away from the wall. Using the definition
can be eliminated in
can be eliminated using
Further simplification can be made by assuming that:
where is some fraction.
Assuming that , then, except for very small
This equation allows us to set the target value at a given location and obtain the mesh spacing, for nodes in the boundary layer.
湍流模型计算准确。
最低层数如下
where N is the number of nodes in the boundary layer in the direction normal to the wall.
下面为计算边界层厚度公式推导：
The boundary layer thickness can then be computed from the correlation:
to be:
The boundary layer for a blunt body does not start with zero thickness at the stagnation point for . It is, therefore, safe to assume that is some fraction of , say 25%. With this assumption, you get:
位置开始，因此，安全起见设Red
You would, therefore, select a point, say the fifteenth off the surface (for a low-Re model, or。