Ansys 第七节 ICEM实例-棱柱体网格自动生成

9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-13
平滑光顺 四面体/棱柱体 网格
平滑光顺 四面体/棱柱体 网格
– 首先只平滑 tets 和 tris（四面体/三角形） • 设置 PENTA_6 为 Freeze • 此时的要点是不要试图更改棱柱层结构
– 一旦tetra和tri单元足够的平滑, 则平滑所有单元 – 设置 PENTA_6 为 Smooth – 减低 Up to quality 值，以免过度扭曲棱柱体网格单元
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-14
切割棱柱体网格层
切割棱柱体网格层
– 如果需要许多棱柱体网格层, 这种方法更具鲁 棒性 – 通常更快 – 建立 “fat” layers，然后在编 辑网格时切割它们。
– Edit Mesh > Split Mesh > Split Prisms
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-10
高级选项 – Max Height Over Base
Max height over base – 限制棱柱体网格的纵横比 – 在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱柱层停止生长
– 棱柱层的数目在局部区域无法保证 – 在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格
高级选项-Part Control
New volume part
– 指定新的part存放棱柱单元或者从已有的面或 体网格part中选择
Side part
– 存放侧面网格的part
Top part
– 存放最后一层棱柱顶部三角形面单元
Extrude into orphan region
– 当选中时，向已有体单元外部生长棱柱，而 不是向内
圆角比率 Fillet Ratio – 在尖拐角处圆滑棱柱网格线
• 0 = 无圆角 • 1 =圆角曲率等于棱柱层高度 – 如果在狭窄的空间通常夹角小于60º, 可能没有空间生成按比率圆角
Fillet Ratio = 0.0
9/9/05
Fillet Ratio = 0.5
ANSYS ICEMCFD V10
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-7
棱柱 – 棱柱全局参数 2
Fix marching direction
– 保持棱柱网格生成与表面正交
Min prism quality 最低允许棱柱质量
– 每层都受此限定 – 当质量不满足时，重新方向光顺或者用
– 察看面网格 – 寻找扭曲或尖锐结构的网格 – 诊断并不能揭示所有的网格问题
– 确认 part定义正确
– 检查是否存在应属于一个part一些单元，却分散到其他part – 避免一些孤立单元的拉伸（会临近单元很可能破坏） – 修改不合适单元的par分配
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-4
棱柱 – 全局参数Global Parameters
全局棱柱参数
– Growth law 增长规律
• exponential: 指数
h(r)(n-1) [n 为层]
• linear: 线性
h(1+(n-1)(r-1))
– Initial height 初始高度
h
• 不指定时自动计算
– Number of layers 层数
和层数
• 可以从已有的体网格或表面网格创建棱柱
注:如果体网格为tet/hex混和网格, 则在六面体侧，棱柱生成时仅切割第一层六面体
– Mesh -> Volume Mesh -> Tet + Prism • 直接创建四面体网格，并在壁面几何附近创建棱柱 • 从几何和/或表面网格
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
且两个曲面的夹角大于指定的值, 棱柱网格会和临近的曲面分离并被金 字塔形网格覆盖. 这为了防止使棱柱体网格弯曲 以至于生成具有低质量 角度的网格. 但是金字塔形网格有时也会出现问题 .
Original mesh
9/9/05
Max prism angle = 180 deg. Max prism angle = 140 deg.
重新分布棱柱层
重新分布棱柱层 – 指定 initial height （初始高度），所有的网格层重新分
布以使第一层的厚度满足要求并按固定的比率扩展层数。
– Edit Mesh > Move Nodes > Redistribute Prism Edge – 为网格层指定要求的 Initial height
特点 – 通过 part选择需要拉伸的表面
• 每个part可以单独设置拉伸参数 – 可单独定义棱柱网格part – 可以指定特定的体parts生成棱柱网格 – 能处理锐角sharp corners区域三棱柱的光滑 – 可以指定初始高度或使用自动尺寸（基于当地曲面三角尺寸）
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
选择生长棱柱对应的Parts
局部棱柱参数
可为各个part单独设定初始高度，高度比 率和层数
– 0 表示将使用全局参数
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-6
棱柱 – 光顺选项Smoothing Options
准备好的tri/tetra网格以获得最好的棱柱网格 质量
– 当仅拉伸一层时，设表面/体光顺步为0
• 默认参数足够准确 • 值的设定根据模型及用户的经验
– Triangle quality type
• Laplace 通常最适合最后的棱柱网格质量 • 其他类型仅在解决问题时推荐－根据经验
– Max directional smoothing steps
• 根据初始棱柱质量重新定义拉伸方向 • 在每层棱柱生成过程中都计算
未设置Max Height Over Base
Max Height Over Base = 1.0
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-11
高级选项 – Prism Height Limit Factor棱柱高度限制系数
棱柱高度限制系数 – 限制网格的纵横比
Inventory #002277 C4-3
棱柱网格划分 准备工作
准备工作 – 争取得到尽可能好的棱柱网格质量
• 棱柱网格通常不易平滑 – 准备较好的四面体网格或三角形面网格 网格质量
• 好的四面体网格质量或三角形面网格质量判定
– 检查边比率/网格质量 – 检查和修复所有诊断
• 单/多 边, 单点, 重复单元会破坏棱柱体网格生成器Single/multiple edges, Non-manifold vertices, Duplicate elements
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-16
练习 WaterJacket
• 如果factor达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展 – 保证指定的棱柱体网格层数 – 如果相邻两个单元尺寸差异的 factor大于2时，功能失效
9/9/05
未设置Limit factor
Limit factor = 0.5
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-12
金子塔型单元覆盖或替换
Ortho weight 正交权因子
– 节点移动权因子（0为提高三角形质量 ，1为提高棱柱正交性）
Fillet ratio 圆角比率
见下一页
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-8
高级选项 – 圆角比率Fillet Ratio
– Fix ratio: 网格层被切割，生成子层按给定的生 长比率生成
– Fix initial height:网格层被切割，它的第一个 生成的子层满足给定高度
– 指定每一网格层切割生成子层的层数
– 可以切割任何一个或所有存在的网格层
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-15
Fillet Ratio = 1.0
Inventory #002277 C4-9
高级选项 –最大棱柱角 Max Prism Angle
Max prism angle 最大棱柱角 – 控制弯曲附近或到邻近曲面棱柱层的生成 – 在棱柱网格停止的位置用金字塔连接形网格 – 通常设置为120º 到180º 范围内 – 这些需要经验. 如果只从一个 part拉伸而临近的part不执行拉伸操作, 并
Inventory #002277 C4-2
棱柱网格生成步骤介绍
过程 – 在边界面附近生成棱柱单元（PRISM） – 从ICEM CFD 四面体网格或三角形面网格开始 – 批处理过程 – 通过拉伸面网格生成棱柱网格 – 如果存在四面体网格，使棱柱体网格与存在的四面体网格相 接 – 平滑达到必要的网格质量
ICEM CFD V10.0 Auto Volume Meshing Prism
棱柱体网格自动生成
棱柱网格划分
对于CFD应用来说，完全的四面体网格并不理想.
– 边界层条件需要几层棱柱单元 – 两种方式生成棱柱体网格 – Mesh -> Prism
• 邻近壁面几何生长棱柱层. 定义局部初始高度（如果必要）initial height, growth ratio