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1、,CFD前处理初步,陈鹏,网格划分软件初步,建模软件简介,建模软件简介,建 模 软 件,独立,内嵌,CATIA,UG NX,Pro/Engineer,SolidWork,ICEM CFD,Gambit,GridPro,StarCCM+,网格划分软件,解算器,高级造型 CAD/CAM/CAE一体化,中级造型,建模软件简介,CATIA,UG NX,法国达索公司 (mirage 2000),曲面造型,航空航天(Boeing 777) 汽车制造(Benz,BMW),美国麦道飞机公司开发 (F15) 现属西门子公司,加工仿真 机床库、刀具库,汽车制造 模具制造,建模软件简介,SolidWorks,美国参
2、数技术公司,参数化建模,机械制造 模具制造,法国达索公司,界面友好 易学易用,Pro/Engineer,建模软件简介,数据结构简单,网格划分软初步,非结构网格,结构网格,网格区域内的内部点不 具有相同的毗邻单元,网格区域内所有的内部点 都具有相同的毗邻单元,四边形or六面体,三角形,四面体,收敛快 精度高,收敛慢 精度低,数据结构复杂,网格划分软件初步,网 格 软 件,ICEM CFD,Gridpro,Gambit ANSA,Pointwise(Gridgen),StarCCM+,Numeca,Pumplinx HyperMesh,通用软件内定制,网格划分软件初步,ICEM CFD,作为专业的
3、前处理软件,ANSYS ICEM CFD为所有世 界流行的CFD软件提供高效可靠的分析模型。它拥有强大 的CAD模型修复能力、自动中面抽取、独特的网格“雕塑” 技术、网格编辑技术以及广泛的求解器支持能力。同时作 为ANSYS家族的一款专业分析环境,还可以集成于ANSYS Workbench平台, 获得Workbench的所有优势。,网格划分软件初步,丰富的几何接口 iges(igs),step(stp) Catia(model) ,UG NX(prt) ,Pro-E(prt,asm),SolidWork(sldprt,sldasm) 完善的几何模型导入、修复及自动抽取中面 四/六面体混合网格:
4、在连接处自动生成金字塔单元 方便的网格雕塑技术实现任意复杂的几何体纯六面体网格划分 自动检查网格质量,自动进行整体平滑处理,可视化修改网格质量 丰富可靠的求解器接口 Ansys、CFX、Nastran、Abaqus、LS-Dyna,网格划分软件初步,ICEM主要的网格类型,Hexahedral Tetrahedral + Prismatic,网格划分软件初步,Utility Menu,Utility Icons,Function Tabs,Selection Toolbar,Display Triad,Message Window,Histogram Window,Data Entry Pan
5、el,Model Tree,网格划分软件初步,ICEM结构网格划分理念,几何,拓扑,点 线 面 体,point,curve,surface,volume,vertex,edge,face,block,F9 快捷键能在选择模式下进行动态浏览与选择状态的切换 转轮即使在选择模式下也能缩放视图,鼠标使用,动态 浏览模式 (单击并拖动) 鼠标左键: 旋转 鼠标中键: 移动变换 鼠标右键: 缩放(上下移动) / 2-D 旋转(水平移动) 转轮 缩放 选择模式 (单击) 左键 选择 (单击并拖动形成方形选择框) 中键 确认选择 右键 取消选择,网格划分软件初步,方腔流网格划分展示,(4,0),(0,0),
6、(1,3),(5,3),(0,3),(0,0),(2,3),(2,0),(3,2),(3,1),(2,2),(2,1),文件与目录结构,.prj,Project Dir,各种类型文件 数据没有放在一个公用文件 快速输入/输出 所有文件应存放在同一个项目名称的目录下 打开 一个项目建立一个目录 还需打开*.prj的项目文件 主要文件类型: Tetin (.tin)文件: 几何包括 几何实体和材料点 几何元素的Part归类 全局和实体网格参数 该文件由AI.E或 Direct Cad Interface中生成 Domain file (.uns)网格文件 非结构化网格 Blocking file
7、(.blk)块文件 保存有块的拓扑结构数据 Attribute file (.fbc)属性文件(详见file/attribute的说明) 边界条件、 局部参数 & 单元类型 Parameter file (.par)参数文件(详见file/Parameter的说明) 求解器参数、单元类型 Journal file(.jrf) 操作过程记录文件 (echo file),功能菜单,File Menu (file i/o),Edit Menu,View Menu,Info Menu,Settings Menu (preferences),Help Menu,文件菜单,Open Project,Sav
8、e Project,Open/Save/Close Geometry,Open/Save/Close Mesh,Open/Save/Close Blocking,Save frequently!,open/save/close Projects 打开保存关闭相关文件 几何 (*.tin) 网格 属性 任何类型的文件都可独立保存打开 还可以 读入结果文件 输入/输出几何或网格文件 调用脚本文件 Exit,大多数图标和功能菜单的意义相同,其他常用功能,局部坐标 右图显示 选择位置 测量 网格节点,几何点创建/移动 对齐 加载 移动 几何/网格表面显示 框线 实体 透明,Edit Undo/Redo
9、 查看 Fit 把实体全屏显示 局部放大 标准视角 顶,俯视, 左, 等等. 可以通过右下角的坐标符号选择 X, Y, Z 轴” Isometric 选择坐标符号中间的蓝点 测量 距离 角度 位置,帮助,菜单驱动 搜索 包括例子 编程指南 (for ICEM/Tcl scripting procedures) 指定主题的链接,图标的鼠标提示信息,功能标签,网格,Blocking,网格编辑,几何,创建/修改几何,设置网格尺寸, 选择网格生成类型 及方法 自动生成面、体、三棱柱(仅CFD)网格,初始化块,劈分、修改块, 产生结构化网格,网格检查,网格光滑、细化/粗化、合并,自动修复,手动编辑与变换
10、等,输出,设置边界条件和参数;输出多达100多种求解器,基本功能菜单,后处理,可视化结果:剖面,流线,动画,计算积分等等,设置力,压力和温度载荷,设置约束,位移,定义接触,初始速度,刚性墙,设置参数,属性,创建subcase,输出input文件,运行求解器,求解器设置,加载,约束,材料特征,创建,读入,输出材料属性 应用到几何/单元,选择工具,在选择模式弹出选择工具条 有些工具是通用的, 其他的工具与选择对象类型有关 与选择模式热键相关 实体过滤,全选,多边形,仅选择显示部分,取消,选择填充角度下的相连实体,采用不同part选择,选择对象过滤,几何,网格,块,刻面几何 段,所有表面,整个或部分
11、框内选择,圆形选择,模式切换 (F9),选择边界线内的单元,设置填充选择的角度,选择几何表面网格,角点方式选择block,选择subset,选择刻面几何段之间单元,部分框选,目录树,控制图形内的模型显示内容 主要目录为: 几何、网格、块、 对象名称集(Part) 单元类型,接触,位移,载荷和材料特征 复选框 用于显示或隐藏 隐藏表示没有激活 显示表示激活 部分显示 单击 “+”可以展开目录 在目录树每一行上单击鼠标右键显示该项的选项,目录树(对象名称集),Parts 网格和几何实体的分组 依据边界条件及属性分组 依据网格尺寸(可通过Part确定网格尺寸) 依据材料属性分组 大模型的分割显示 可
12、以显示或隐藏在 part内所有的对象 Part名字颜色与实体显示颜色相匹配 在Parts上单击右键 可以: 定义新的名字 定义包含对象名的子集 删除空的对象名 在对象名称上单击鼠标右键 可以修改或删除对象 对象特征在对象名称的子目录下 Double Left Click 或 RMB Modify修改显示其对象特征,ICEM CFD项目工作全过程,几何读入/创建,几何修改和清除,创建网格 自动定义尺寸 默认的方法/类型,设置 Parts,设置网格尺寸,方法和类型,Blocking (四边形/六面体),自动生成体网格,壳/面网格,求解器设置,查看/编辑网格,查看/编辑 “Pre-Mesh”,输出到
13、求解器,后处理,运行求解器,打开/创建 Project,工作流程,典型 ICEM CFD 工作流程: 新建/打开 一个项目(注意文件存放位置) 引入/生成 几何 建立几何拓扑结构/几何清理 网格模型 (优先考虑六面体网格) 检查/编辑网格 网格输出(CFD 求解器) 后处理,流程,网格划分软件初步,2D管道网格划分实例,创建项目,创建工程 File - New Project 浏览进入工作目录 (2DPipeJunct) 输入工程名(2DPipeProject) Save (将产生 .prj 文件,如果原来不存在这个文件),file name 旁边的下拉文本框可以快速的定位用户最近使用的文件.
14、 Project文件 包含关于工程设置, 工作文件夹及相关文件的信息. 保存工程后, 加载工程文件将加载文件夹下所有相关文件,网格划分软件初步,P01(32,0,0) P02(0,16,0) P03(32,16,0) P04(48,32,0) P05(48,64,0) P06(64,32,0) P07(64,64,0) P08(50,-5,0) P09(54,-5,0) P10(16,32,0) P11(0,32,0) P12(50,16,0) P13(54,16,0),网格划分软件初步,初始化块,#4,#2,#3,#1,开始分块 选择 Blocking Create Block Initia
15、lize Blocks 设置 TYPE 为 2D Planar Apply 创建一个环绕所有几何体的块 曲线自动改变颜色 (颜色互相独立而不是按 part分色) 这样比较容易区分每条曲线的端点,切割初始化块,#1,#2,#3,潜在的拓扑型为“T”状 对许多新用户来说,在一开始形成这种概念是比较困难的,但是想一想“我怎样构架块使网格线符合我想要的形状?”这需要经验,逐渐掌握。,分割块 选择 Split Block Split Block 左击要分割的边 新的边垂直于选择的边 左键拖动分割到合适的位置 中键或Apply 完成操作,垂直切割这条边,水平切割这条边,删除blocks,#1,#2,选择
16、Delete Block 选择如图所示下面两角的块 Apply 或中键 实际上并没有真正删除块. 只是移到part, VORFN, 因此如果需要还可重新使用 想真正删除,选择 Delete permanently,点的关联,#2,#3,#1,关联块顶点到几何点: 在模型树中打开 Points显示 选择 Associate Associate Vertex Entity 类型为 Point: 可以在屏幕上直接选取 选择一个顶点, 中键, 然后选择 (左键) 几何点, 顶点会自动移到相应位置 注意顶点颜色的改变 白 (边界) 到红(固定 约束到点),线的关联,#1,#2,#3,选择 Associa
17、te Associate Edge to Curve 选择如图所示的3个边 选择左图所示的3条曲线 中键或Apply 曲线自动组成一组 注意同组曲线颜色相同 注意边颜色的变化 白 (边界) 到绿(约束到曲线) 对图示左下角的3条边及3条曲线进行同样的操作,显示关联,RMB,显示关联 可视化验证关联是否合适 诊断网格投影问题的第一个步骤 在模型树中右击 Edges 选择Show association,显示: 从每个非蓝色边中心引出一个箭头, 从每个非蓝色顶点位置引出一个箭头,垂直于关联实体指向最近的一点 当边或顶点位于关联的几何实体之上时,不显示。(长度为零) 如果边/顶点投影错误,不需要使用
18、undo. 只需选择正确的边和曲线重新执行边到曲线关联操作.,曲线分组,1,2,3,也可以: 在关联边之前组合曲线 (这个练习不是必要步骤) 选择 Blocking - Associate - Group Curves 选择曲线 并右击中键或 Apply 首先选择曲线颜色用作Group Curves的颜色 并没有连接曲线,只是在保存的block文件中分组,一旦block文件关闭,分组无效. 可尝试用 group all tangent 来自动分组模型中的所有曲线,完成线的关联,关联剩下的edges 可选的 关闭Curves显示只观察Edges 在如图所示直线上的边不需要再进行关联(顶点和曲线点
19、已关联)完全可以实现网格投影。 然而, 边界单元只能创建于与曲线相关联的边上, 你需要关联这些边以便创建单元设置边界条件 对于位于曲线上的边, 由于曲线和边重合无法区分辨别. 只要记住第一次只选择边, 然后单击右键, 第二次选择曲线, 你可以在同一位置点击两次选择不同对象.,移动顶点到几何上,#1,#2,移动剩余的顶点 选择Move Vertex Move Vertex 左击、按住左键拖动顶点到理想的位置 单击中键完成操作 单击右键会取消前面的移动; 不会退出操作 移动顶点 ,使蓝色边尽可能的垂直于里面的曲线,定义网格尺寸,#1,设置curves上的网格尺寸 选择 Mesh Set Curve
20、 Mesh Size 键入 “a” 选择所有曲线 设置Maximum element size = 3, Height = 1且 Ratio = 1.5 Maximum element size = 任意网格单元边的最大尺寸 Height 第一层的高度 (垂直于边界) Ratio = 层间的高度比率 (垂直于边界) Apply 显示Curve Hexa Sizes 在模型树中右击Curves弹出选项,计算显示网格,选择Pre-Mesh in the model tree 选择Yes以 “recompute”网格 右击Pre-mesh, 显示4种映射方法 在列表中选定的映射方法以上的映射方法同时
21、执行 例如 Project faces将project faces, edges和vertices 如果没有显示曲面 Project faces将只project edges和vertices 在2D模型中Project edges 原理相同,转为非结构化网格,网格划分软件初步,Determinant 0.2 Angle 18,ICEM CFD网格质量评判指标,negative volume!,网格划分软件初步,再看:ICEM结构网格划分理念,几何,拓扑,规则或 不规则,四边形或六面 体的拓扑结构,网格划分软件初步,O网格介绍,网格划分软件初步,网格划分软件初步,O网格两个变种,O型,C型,L
22、型,网格划分软件初步,Note: internal block has all internal (blue) edges and vertices,7 blocks in 3D,5 blocks in 2D,Select specific blocks or around face, edge, or vertex,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,网格划分软件初步,O-grid 通
23、过这个面,Half O-grid (C-grid),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“flat parts”“平坦部分”添加面 增加一个面实际上等价于增加了面两侧的block块,使用例子 管道末端 对称平面,O-grid 通过这个面,网格划分软件初步,O型网格应用,网格划分软件初步,C型网格应用,等径圆柱相交,网格划分软件初步,网格划分软件初步,网格划分软件初步,L型网格应用,四分之一 O-grid (L-grid),三角形(三棱柱),网格划分软件初步,网格划分软件初步,ICEM CFD学习方法,1.Refer to tutorialmanual,2.Refer to Simwe. http:/ 马术教室,魔法教室 forcfd 123456 http:/ http:/ http:/ http:/ You !,
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