ICEM CFD 基础教程 C1-六面体网格

– 用于创建环绕固体对象的网格 – 例子 • 圆柱绕流 • 环绕飞机或汽车体的边界层
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比例缩放 O-Grids
在创建过程中或创建后，O-grids 可以改变尺寸 – 缺省情况下O-grid尺寸设置为使网格扭曲最小 – 实际上，通过设定选择的边，你可以缩放所有平行 的O-grid边 – 选定的边赋予的factor为1
– Volume – Warpage
纵横比
体积 扭曲
• 争取 < 45 度
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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分块过程 – 输出网格
转变pre-mesh到永久网格 – 两种格式，取决于你使用的求解器 • 非结构 (Pre-mesh -> Convert to Unstruct Mesh) • 结构(File -> Blocking -> Save Multiblock Mesh) – 分块的改变不会再影响网格 – 此后网格可以通过Edit mesh 标签栏中的任何工具编辑 – 此后网格可以平滑
O-grid 穿过这个面 半 O-grid (C-grid)
使用例子
– 管道末端
– 对称平面 – 复杂几何体
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O-grid 穿过这面
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创建 O-Grids – 添加多个面
环绕选定的块可以添加任意数目的面 – 如果添加所有环绕块的面, 结果是没有任何变化，因为O-grid 穿透了所有面
可以联合使用自顶向下/ 由底向上网格拓扑创建技术
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六面体网格划分的几何要求
可以使用与划分四面体网格相同的几何模型(tetin) – 不需要几何体结构完全封闭
分块
几何
– 块结构投影到几何体
• 曲面 – 自动的
• 曲线和点 – 手工 – 点,质点,和曲线不是必须的但非常有用 • 使用 Build Topology 快速建立曲线和点
Edge
– Block 块
Vertex
Curve
Point Surfaces
Face
Material point/body Block
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分块过程 – 全部过程
构建能够捕捉几何的块结构
– 自顶向下
• 分割及舍弃无用的块 – 自底向上 • 通过拉伸、创建、复制创建块 在块和几何之间建立关联 – 通常为边与曲线之间建立关联 在几何体上移动块顶点
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观察边投影形状
网格生成后右击 Edges -> Projected shape 观察边投影形状 – 首先设置网格尺寸, 并计算生成网格, 因为实际上只是将 每条边上的网格点移动到在网格中最后的位置
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创建O-Grids – 缺省 O-Grid
为 O-grid选择块
– 可以通过visible（可视）, all（全部）, part, around face（环绕面）, around edge（环绕边）, around vertex（环绕点）, 2 corner method（对角点）选择
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边参数
Spacing 2 = 1.0
Side 2
Ratio 2 = 1.5
13 划分法 则
Ratio 1 = 1.5 Spacing 1 = 1.0
Side 1
箭头 指明 side 1 和 side 2
Side 1 箭头底端 Side 2 箭头顶端 可以自动复制到对应边 分布可以链接到其它 Side 1 和 side 2 参数可以交 换
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索引控制
所有块和顶点通过全局索引（index）表定义 – 初始块包含 i,j,k 索引， 并与全局直角坐标系 x,y,z,对齐 通过分割创建的子块维持这个方向
– O-grids 不符合这个方向, 因此每个 O-grid 创建一个新的索引方向(O3, O4, etc…)
– 顶点索引通过 Vertices -> Indices显示
非结构块
几何
2D 块
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分块过程 – 构建适合几何体的块结构
自顶向下方法
从环绕整个几何 体的一个块开始 分割块 以捕捉几何体形状
删除无用的块
注意: 缺省情 况下，删除的 块将放入 part VORFN, 在后 面必要时候可 以重新使用
5 blocks in 2D
7 blocks in 3D
选择 blocks环绕face, edge, 或 vertex 注意: 内部块含有所有内部边和顶点
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创建 O-Grids – 添加面
在创建O-grid过程中添加面 – O-grid “穿过” 选定的块的面 – 一般情况下, 在“平坦部分”添加面
• 调节O-grid大小
• 块移动操作 (平移, 旋转, 放大)
重新设置所有可视
i min=2 max=3
i=1 i=2 i=2 O3=0 i=3 O3=0
i min=1 max=2
O3 min=1 max=1
O3=1
O3=1
O3=1
O3=1
O3 min=0 max=0
O3=0 O3=0
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要求的
实际
Spacing 1 –side 1侧前两个网格点的距离
第一个及最后一个网格点 可以在edge上拖动
Ratio 1 – 从side 1向中心的生长比率 Spacing 2 – side 2侧前两个网格点的距离 Ratio 2 –从side 2向中心的生长比率 Max Space –edge上最大网格单元距离
i=1
j=2
k=4
O-grid3=1
j 1 2 4 3:1 k
i
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使用索引控制
通过索引设定块的显示 – 使用索引控制打开或关闭块显示 – 许多操作可以只针对显示块 • 分割块
Select corners 通常快于勾选索引箭 头
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分块过程 – 设置网格尺寸
设置网格尺寸 – 通过设置曲面和曲线网格尺寸快 速定义六面体网格尺寸 – 或设置edge-by-edge 细化调整
– 自动 copy to parallel edges
（复制到平行边）
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O-grid C-grid L-grid
– 当块必须位于曲线或曲面上时减少歪斜
没有 O-grid
O-grid
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绕体O-网格
解决环绕固体区域的边界层问题而不必增加网格点数目
在对象外围创建O-grid
参考: Tutorial Example 3.2, 2-D Car
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分块过程 – 在几何体和块之间建立关联
关联块和几何体 – 通常在边和曲线建立关联 – 在最后的网格中, 边将投影到这些曲线 – 在模型树中右击 Edges -> Show association 显示关联箭头
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转换成非结构网格 (右击 Pre-mesh) 输出结构 网 格
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2D Pipe Junction （管接头）指南
2D Pipe Junction （管接头）指南
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分块过程 – 在几何体上移动块顶点
移动顶点以更好的表现几何体的形状 – 所有显示的顶点可以立刻投影到 几何体
– 可以单独在几何体上移动它们
– 可以一次移动多个 multiple
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四分之一 Ogrid (L-grid)
四分之一O-grids 可以用来对三角 形划分块
看起来 在一个 方向上是C-grid 在另一个方向 是 L-grid
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创建 O-Grids –环绕块
选择 Around block(s) 创建 O-grid 环绕选定的块
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分块过程 – 观察网格
观察网格
– 可以在过程任何时期创建网格 – 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
No projection
Face projection
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几何/分块 术语
Geometry 几何 – Point 点 – Curve 曲线
注意: “curve” 指线 , 圆弧, 及样 条曲线
Blocking
– Vertex 顶点
– Edge – Face 边 面
– Surface 曲面 – Volume 体 (material point, body)
– 自动和手动方法
指定网格尺寸 – 通过设置曲面和曲线网格尺寸快速设定 – 设置边尺寸分布细化调整 观察网格并检查/提高质量 输出网格
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初始分块
创建一个新的块结构, 你必须首先生成一个初始块
– 3D
– 2D – 2D Planar
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分块过程 – 检查网格质量
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 > 0.1 • 争取 > 0.3 – Angle 角度 • 单元最小内角 • 争取 >18 度
– Aspect ratio
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六面体网格划分
六面体网格划分步骤 – 自顶向下/ 由底向上
不依赖几何形状创建块（block）结构 – “自顶向下” 拓扑创建 • 用户将是雕塑家而不是砖瓦匠 • 一步创建高级拓扑结构(O-grid)
O-grid
– “自底向上” 拓扑创建 • 创建块过程将是像砖瓦匠一样逐层创建 – 创建块 – 拉伸面 – 复制拓扑
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不同关联下移动顶点
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 – 蓝 • 自由（通常是内部）顶点 • 选择顶点附近的边，并在其上移动
3D 初始化 创建的块环绕在几 何体周围
2D Planar 初始化 在 z=0 XY 平面强制 2D 初始化， 即使几何体不 是2D形式
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初始块结构 – 2D
初始化 2D将自动为整个几何体创建面块
– 每一个曲面成为一个2D 块 – “free” 块将对应非结构网格 – All free 鲁棒性最强, 但 Some mapped/Some free 是首选项 – 在非结构(free)和结构(mapped)之间转换 – 必须首先 build topology
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O- grid – 定义
O-grid 是一步创建的一系列块结构， 排列程 “O” 型或环绕型
– 3 种基本类型 ，采用相同的操作方法都被称为“O-grids” • O-grid • C-grid (半个 O-grid) • L-grid (四分之一 O-grid) • 圆柱 • 复杂几何 – 提高壁面附近聚集的网格点的效率