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第五章四面體網(wǎng)格膨脹 概述 四面體網(wǎng)格劃分算法PatchConforming的膨脹選項算法前處理和后處理高級選項沖突避免PatchIndependent劃分損傷外貌Proximity細化Curvature細化作業(yè)5 1三通攪拌器的膨脹四面體網(wǎng)格 PatchConforming 作業(yè)5 2汽車多支管的流體和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分 PatchIndependent 四面體網(wǎng)格劃分算法 PatchConforming默認(rèn)時考慮所有的面和邊 盡管在收縮控制和虛擬拓?fù)鋾r會改變且默認(rèn)損傷外貌基于最小尺寸限制 適度簡化CAD 如 nativeCAD Parasolid ACIS 等 在多體部件中可能結(jié)合使用掃掠方法生成共形的混合四面體 棱柱和六面體網(wǎng)格有高級尺寸功能表面網(wǎng)格體網(wǎng)格PatchIndependent對CAD有長邊的面 許多面的修補 短邊等有用 內(nèi)置defeaturing simplification基于網(wǎng)格技術(shù)基于ICEMCFD四面體 棱柱Octree方法體網(wǎng)格表面網(wǎng)格 PatchConforming四面體膨脹 基本設(shè)置包括膨脹選項 前處理和后處理膨脹算法 膨脹選項 平滑過渡 平滑過渡 默認(rèn) 使用局部四面體單元尺寸計算每個局部的初始高度和總高度以達到平滑的體積變化比 每個膨脹的三角形都有一個關(guān)于面積計算的初始高度 在節(jié)點處平均 這意味著對一均勻網(wǎng)格 初始高度大致相同 而對變化網(wǎng)格初始高度也是不同的 過渡比膨脹層最后單元層和四面體區(qū)域第一單元層間的體尺寸改變當(dāng)求解器設(shè)置為CFX時 默認(rèn)的TransitionRatio是0 77 對其它物理選項 包括SolverPreference設(shè)置為Fluent的CFD 默認(rèn)值是0 272 因為Fluent求解器是單元為中心的 其網(wǎng)格單元等于求解器單元 而CFX求解器是頂點為中心的 求解器單元是雙重節(jié)點網(wǎng)格構(gòu)造的 因此會發(fā)生不同的處理 膨脹選項 厚度選項 總厚度創(chuàng)建常膨脹層 用NumberofLayers的值和GrowthRate控制以獲得MaximumThickness值控制的總厚度 不同于SmoothTransition選項的膨脹 TotalThickness選項的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量 第一層厚度創(chuàng)建常膨脹層 用FirstLayerHeight MaximumLayers 和GrowthRate控制生成膨脹網(wǎng)格 不同于SmoothTransition選項的膨脹 FirstLayerThickness選項的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量 膨脹算法 前處理TGrid算法所有物理類型的默認(rèn)設(shè)置 首先表面網(wǎng)格膨脹 然后生成體網(wǎng)格不支持鄰近面設(shè)置不同的層數(shù)可應(yīng)用于掃掠和2D網(wǎng)格劃分后處理ICEMCFD算法使用一種在四面體網(wǎng)格生成后作用的后處理技術(shù)只對patchingconforming和patchindependent四面體網(wǎng)格有效 高級膨脹選項 Mesh設(shè)置為Yes 在GlobalInflationOptions下可看到AdvancedOptions沖突避免LayerCompression 對Fluent默認(rèn) StairStepping 對CFX默認(rèn) 增長比類型最大角倒圓角比使用后處理平滑平滑迭代 沖突避免 層壓縮不同面的膨脹陣面擴展有可能沖突 膨脹層就要受壓制 以給四面體層留足夠的空間如果層壓縮不能解決沖突 層就會由于以下描述的stairstepping而去除 產(chǎn)生一警告信息并且FLUENT用戶特別關(guān)心的網(wǎng)格質(zhì)量會受到影響StairStepping剝離膨脹層阻止陣面擴展沖突 以給四面體層留足夠的空間 膨脹 Compression與 Stair stepping LayerCompression Stair stepping PatchIndependent四面體 類似于高級尺寸功能的Curvature和Proximity PatchIndependent四面體方法對損傷幾何有一個顯示容差控制體網(wǎng)格首先生成 然后映射到頂點 邊 和面來創(chuàng)建表面網(wǎng)格 可以強制地通過創(chuàng)建命名選項或設(shè)置DefeaturingTolerance為No來考慮面 邊 或點 過濾 邊基于尺寸和角 如DefineDefeaturingTolerance設(shè)置為Yes 則需要在DefeaturingTolerance項輸入數(shù)值 包括以下幾個基本情況 兩個接近容差近似平行的空間邊如圖1所示 倒圓角或倒角 如果跨度間的面 倒圓角或倒角 大于15度 則一邊保留另一邊去除 節(jié)點將沿一邊排成一行 如果跨度間的面 倒圓角或倒角 小于15度 兩個邊都去除 patchindependent網(wǎng)格越過不捕捉這個特征如果容差小于倒圓角或倒角尺寸 并且偏斜大于15度 兩邊都保留 直徑小于容差的小孔如圖2所示 沒有邊被去除 這種情況需要手動 損傷容差 Fig 1 Fig 2 損傷例子 幾何 損傷 損傷容差為1 Proximity細化 狹縫中單元 越過狹縫單元數(shù) 只在CurvatureandProximityRefinement設(shè)置為Yes時顯示 這是狹縫中的單元數(shù) 設(shè)置proximity細化的目標(biāo) 網(wǎng)格將在緊密區(qū)域細分 但細化受到MinSizeLimit的限制 不會越過這個限制 缺省值是1 Curvature細化 跨角 跨角 只在CurvatureandProximityRefinement設(shè)置為Yes時顯示 設(shè)置curvature細化的目標(biāo) 類似于AdvancedSizeFunction的設(shè)置 這個細化也受到MinSizeLimit的限制 下列幾個選擇可用 粗糙 91度60度中等 75度到24度細化 36度到18度 PatchIndependent四面體膨脹 和PatchConforming設(shè)置類似 但只有后處理算法 因為在體網(wǎng)格生成之前不存在表面網(wǎng)格 三通攪拌器的四面體網(wǎng)格膨脹 作業(yè)5 1 目標(biāo) 這個作業(yè)示范patchconforming利用四面體網(wǎng)格劃分器對三通攪拌器的流體部分劃分網(wǎng)格 壁邊界層用膨脹層來考慮 這個網(wǎng)格將在之后的CFD分析中使用 所以作業(yè)也示范如何為之后的分析輸出網(wǎng)格數(shù)據(jù) 輸入幾何 啟動Workbench并選擇菜單欄的Import選項 andchangethefiltertoGeometryFile從指南文件夾指定mixer tee agdb文件 注意到一帶有綠色對號標(biāo)記項出現(xiàn)在項目示圖區(qū)展開左邊的ComponentSystems 將Mesh拖進項目示圖區(qū)中的DM實例 注意出現(xiàn)了聯(lián)接 抑制實體部件并設(shè)置方法 在項目示圖區(qū)的B體系中雙擊Mesh項打開ANSYS網(wǎng)格劃分注意這里有5部件和5個實體 4個Solid項包含三通管的固體部分而命名為Fluid的體是流體區(qū)域因為首先關(guān)注的是流體區(qū)域 右擊并抑制Outline中幾何下的4個固體右擊Mesh插入方法 選擇流體體并將Method設(shè)置為Tetrahedrons 將Algorithm設(shè)置為PatchConforming 物理優(yōu)選項 設(shè)置PhysicsPreference為CFD SolverPreference為Fluent展開Sizing項并將MaxFaceSize設(shè)置為0 015 m 將MaxTetSize設(shè)置為0 03 m 展開Inflation項并將UseAutomaticTetInflation設(shè)為None 這意味著需要手動定義膨脹層 預(yù)覽表面網(wǎng)格 右擊Mesh并選擇PreviewSurfaceMesh 表面網(wǎng)格看起來合理 對方法膨脹 右擊PatchConformingMethod并選擇InflatethisMethod拾取如下所示的模型表面 設(shè)置InflationOption為FirstLayerThickness并輸入值0 001m MaximumLayers設(shè)為5 生成膨脹網(wǎng)格 右擊mesh并選擇GenerateMesh來創(chuàng)建膨脹體網(wǎng)格 SkewnessMeshMetric 展開Statistics 將MeshMetrics選項設(shè)為Skewness 對Fluent求解器最大值0 742是合適的 解禁固體 選擇幾何下的4個固體部件 右擊來解禁它們 想要對固體劃分網(wǎng)格來進行CFX或FLUENT或FSI的耦合傳熱計算 固體部件的網(wǎng)格劃分方法 插入PatchConforming四面體方法 并指定用于4個固體部件的劃分 固體部件的體尺寸 右擊Outline中Mesh插入Sizing 選擇模型視圖中的4個固體實體 如需要對體設(shè)置選擇過濾器 并將選項應(yīng)用于幾何 輸入一個尺寸值0 04 m 對流體和固體部件合并網(wǎng)格 重新生成網(wǎng)格 注意新的網(wǎng)格的數(shù)量和質(zhì)量統(tǒng)計 CFD的命名選項 將使用網(wǎng)格的流體部分來設(shè)立隨后的CFD指南 因為固體實體不需要 再次抑制4個固體實體 為幫助CFD準(zhǔn)備網(wǎng)格 需要對3個端面創(chuàng)建命名選項 為創(chuàng)建命名選項 對面設(shè)置選擇濾波器 拾取模型視圖中的面 右擊并選擇CreateNamedSelection Dothisforthe對模型中y向偏低的面應(yīng)