第四节 ICEM-四面体网格

C1-20
其他全局网格参数选项
定义周期性边界条件Define Periodicity
• • 在周期性面上强行节点对齐 对于划分网格和求解，仅需要取几何的一个周期
– – 旋转周期
• • 输入基点 Base, 轴Axis, 和角度 Angle 输入偏移量 offset
平移周期
经验: 把材料点放 在近中间
Natural Size
– 基于曲率网格细分 – 自动细分以捕捉几何细部特征，细分的网格小于表面设定的网 格 – 输入尺寸需要与 Scale Factor相乘，该值是网格细分的下限 – 主要用于几何形状确定网格大小，避免了对每一对象设定网格 参数
Natural Size: 与 Factor 相乘得到 全局最小的网格尺寸 设定网格尺寸（Prescribed element size）: 表面/曲线的最 大网格参数与比例因子相乘得到的实际网格尺寸 设定网格尺寸足 够了 在曲率变化段网 格自动细分
•
Smooth transition
– Octree网格 细分通常 一分为二 – Smooth transition 能用 Delauney 方法实现更 为平滑的网格过渡
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-15
其他网格控制选项 - Natural Size
– 在窄缝隙的需要的网格数量 – 避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数量 极其大
– 沿圆布置的网格数量达到设 定值后即停止增长 Prescribed size Natural size
– 缝隙网格不会小于natural size
Cells in Gap = 5
例子
– 缝隙仅仅一个网格 – 不会小于natural size – 必须设置较小的 natural size
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C1-16
Natural Size – 网格细分
Refinement
– 沿圆上布置的网格数量 – 避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数 量极其大
– 沿圆布置的网格数量达到 设定值后即停止增长 Prescribed size Natural size
网格
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Inventory #002277
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-3
使用点和线
引入几何模型 • • 曲线和点包括 网格参数在面和线上设置
捕捉了网格细节
粗化的网格忽略了几何细节
• •
曲线和点影响网格捕 捉几何的能力! 创建拓扑 能容易地 捕捉几何的特征线与 点
• •
9/9/05
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9/9/05
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C1-7
局部网格控制
设置表面/曲线网格参数
– Maximum element size/Element size • 基于边的长度 • 在表面或曲线上 • 需要乘以 Scale Factor Number of Nodes • 仅仅曲线时的参数 • 沿曲线的节点数 Height • 面上体网格的高 • 仅适用于六面体/三棱柱 Height Ratio • 六面体/三棱柱层的增长率 Number of layers • 均匀的四面体增长层数或三棱柱增长层数 • 大小由表面参数确定 Tetra Size Ratio • 四面体平均生长率 Minimum Size • 表面最小的四面体 • 自动细分的限制 Maximum Deviation • 表面 三角形中心到表面的距离小于设定值，就停止细分
– 不会低于网格Natural size的 网格
Refinement = 12
例子
– 用大的网格完成细化网格填 充 – 不用全局最小尺寸捕捉曲率
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-17
Natural Size – 缝隙网格数量
Cells in Gap
• 用 Delauney 算法重新填充体网格 – 同 Mesh Tet -> From Surface Mesh • 表面生长因子 - Factor
– Run as batch process
• 后台处理网格, GUI 可以执行其他. 网格划分进程在信息框显示
– 仅仅可见几何划分网格 Only visible geometry – Part by Part
不包括点和线 仅在表面设定网格大小
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ANSYS ICEMCFD V10
C1-4
Octree 划分对几何的要求
• 需要封闭的几何模型
– 实体方式显示几何表面
• 查找丢失的面 • 查找洞和缝隙
几何修复工具能快速 找到问题并予以解决
– 四面体能容忍小于当地网格尺寸的缝 隙
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9/9/05
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C1-6
全局网格参数
全局网格参数
– Mesh -> Set Global Mesh Size -> General Parameters – Scale Factor • 乘以其他参数得到实际网格参数 • 例子: – 输入 Maximum size set to 4 units – Scale factor 设为 3.5 – 实际 max element size; 4 x 3.5 = 14.0 units • 改变了全局的网格尺寸（体、表面、线） – Global Element Seed Size • 与 Scale factor相乘 • 模型中最大可能的网格大小 • 可以设置任意大的值 MAX – 实际网格很可能达不到那么大 – 复选Display • 显示体网格的大小示意
ICEM CFD V10.0
自动四面体网格划分 Tetra
Octree 方法
大多数四面体网格生成器 – 首先生成三角形网格
• 面到面处理
– 需要处理每一个表面 网格细节
• 困难
– 细长表面, – 缺陷表面的参数化 – 缝隙
– 完成表面网格后
• 基于面网格生成体网格 面网格
几何
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初始状态
– – – – 几何包括点线和面 (可以从建立拓扑结构中得到) 网格参数可以设置全局、表面/曲线/密度盒 设置材料点 保存 tetin file
OCTRE E细 分
The Octree 是首先用初始的 “Maximum size” 体网格 填充包住几何体的内外区域.
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1
4
2
3
如果表面网格的面或线上的 节点在part “A” ，那么该面的 其他网格节点将不会在part “B”
A c B
注意; 如果两表面partsA 和
B共享一条线, 那么线单独 存放part c, 否则 thin cut 不 会成功.
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
• 推荐捕捉几何的特征线和点 • 推荐定义区域的材料点
– 对于简单的几何，四面体网格生成器 能够自动生成物质点
• 设置全局、表面和线段的网格参数
– 注意网格数量信息
丢失入口面
高亮黄边显示洞的存在
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-5
体/材料点
体区域 – 选项 • 复杂几何推荐使用 – Geometry -> Create Body – 两种材料点定义方法 • Centroid of 2 points – 选用两点中间点定义 – 首选的 • At specified point – 用指定点定义材料点区域 – By Topology • 通过封闭表面定义体区域 • 首先必须创建拓扑结构 • Entire model – 自动定义所有封闭区域 • Selected surfaces – 用户选择能封闭的表面
填充
•用户定义的材 料点保留 •ORFN 区域取 消掉
9/9/05 ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
C1-14
Tetra 处理过程继续
• Smooth
– Octree 网格初始是由 直角四面体组成 – 光滑功能能提高网格质 量 – 或者在结束网格划分后 用 Edit Mesh -> Smooth Mesh Globally 光滑
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-13
Tetra 处理过程继续
– 在表面、曲线区域细分网格以满足设定的网格大小
• 采用八叉树方法细分,因而称为 Octree
– 节点通过投影调整，网格边 劈分/对换以实现与几何形状一致 – 自动填充过程充满体边界
• 初始的体网格放在材料点的 part名字内 • 邻近边界的内部体网格放在同样材料part 下 • 支持多区域或多材料点的网格划分 • 区域外面的网格取消掉，放入 ORFN part内
• 每次通过Part或Par子集划分网格. 这些网格可以在网格生成后再次合并
– 网格完成后装入网格 Load Mesh After Completion
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-11
尝试 ValveParams 练习
Octree 四面体处理过程
Inventory #002277
–
–
– –
– –
–
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-8
局部网格控制
用Parts设置网格参数
– “所有Part列在表中Spreadsheet” – 能快速方便设置Part的网格参数 – 网格参数位于列中 – Part 列于行中 – 所有 Part 中的对象都能获得该参数值
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9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-10
Octree 四面体网格划分
Mesh -> Mesh Volume -> Tetra -> From Geometry
– 能自动划分网格 – Smooth mesh
• 完成初始网格后自动光滑网格以提高质量
– 粗化网格Coarsen mesh – Smooth transition
Prescribed size Natural size (1/5th smaller)
Cells in Gap = 5
Inventory #002277
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-18
尝试 ValveNatural 练习
其他全局网格参数选项
定义 thin Cuts
– 避免薄的固体表面上网格大于厚度时容易在表面形成洞 – 可以通过分别定义固体上下两表面为两个part,并在定义框中选择 这两个part，完成ThinCut
– 要单独设定面或线的参数，
–
9/9/05
可先选Surface 或 Curve Mesh Size，再使用Part选择
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
C1-9
设置网格尺寸
Create Mesh Density – 用一定大小的网格填充体区域,例如. 在机翼尾迹设定这样 的区域 – 无实际几何!(例如圆柱)
• 网格节点不限制在密度盒表面 • 可以与几何表面相交
– 在密度盒内创建密度盒 – 设置Size
• 需要乘以比例因子Scale Factor • Ratio 网格生长比率 • Width 密度盒内填充网格的层数
– 类型Type
• Points – 用2-8个 位置的点（2点为圆柱状） • Entity bounds – 用选择对象的边界作密度盒
Inventory #002277
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-21
从几何和部分表面网格生成网格
From Geometry and Surface Mesh
– 部分几何表面是三角形网格 – Octree 划分新网格，并于原部分 网格一致 – 可以在两个模型的公用界面保持 网格不变，两模型单独划分 – 可以对不修改的几何保持不变， 其他更改几何部分重新网格划分 – 选项: 同 From geometry 一样 • 需要选择 Existing Mesh Parts
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
C1-2
Octree 方法
ICEM Tetra 使用 独立于几何小面的 Octree 方法 – 体网格
• 首先生成独立的几何模型 • 网格调整、映射到表面、线和点上 • 产生表面网格
网格细节
– 网格与几何表面的不关联
• 不是表面上所有的边需要捕捉
长条几何忽略 几何