icem cfd实例教程

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1、ICEM CFD 实例教程 I 目录 前言 .1 1 ICEM CFD 概述 .2 1.1 ICEM CFD 简介 2 1.2 总体工作流程 .2 1.3 ICEM CFD 的用户界面 .5 1.4 Blocking 基础 .6 2 二维平面模型结构网格划分 .7 2.1 学习目的 7 2.2 几何模型及分块策略 .7 2.3 边界命名 .7 2.4 自顶向下划分方式 .7 2.5 自底向上划分方式 11 2.6 网格质量检查 13 2.7 网格的生成 . 14 2.8 网格输出 15 3 三维模型结构网格划分 16 3.1 学习目的 16 3.2 几何模型 16 3.3 生成块 . 17 3

2、.4 块的切割 18 3.5 块与几何的关联 . 18 3.6 圆孔的处理 . 19 3.7 网格尺寸及质量检查 20 4 曲面网格划分 21 4.1 目的 21 4.2 几何模型 21 4.3 分块策略 21 4.4 建立块 . 22 4.5 块的分割及关联 . 22 4.6 块的删除 23 4.7 设定网格尺寸及预览网格 23 4.8 另一种方式 . 24 5 三角形的处理方式 25 5.1 三角形 Y 型剖分方案 . 25 II 5.2 三棱柱 Y 型剖分方案 . 27 5.3 三角形几何体的扩展 29 5.4 综合实例解析 30 5.5 思考 32 6 O 型块的特殊应用 33 6.1

3、 圆弧几何遇到的问题 33 6.2 O 型块及其变型 . 35 6.3 O 型块剖分实例 . 35 7 Edge 参数 . 40 7.1 参数设置对话框及各参数含义 40 7.2 节点分布律 . 41 7.3 边界层网格 43 7.4 实例训练 44 8 块的创建 . 45 8.1 自顶向下块的构建 45 8.2 自底向上块的构建 49 8.3 实例分析 53 9 块操作的应用 60 9.1 块的编辑 60 9.2 块的变换 62 9.3 实例分析 64 10 周期网格 . 69 11 多域网格划分 . 74 12 几何创建及修改 71 13 构建辅助几何 . 72 14 非结构网格划分 73

4、 15 网格编辑 . 75 16 综合实例 76 ICEM CFD 实例教程 1 前言前言 这不是一部讲述 ICEM CFD 原理的书籍，也不是一部详细讲述 ICEM CFD 使用方法的 书籍。在我使用 ICEM CFD 长达三年的过程中，我深深感到，使用该软件的最大困难不在 于对软件操作界面的熟悉程度，也不在于对软件后台运行机理的研究。所谓“熟能生巧” ， 只要练习多了，我们在看到几何的第一眼自然就能知道该模型的网格划分思路。 很多人都说，ICEM CFD 的使用核心思想在于拓扑。这句话是没错的。但是不是所有人 的空间想象能力都是那么好的，也不是所有人都精通拓扑学的。我总觉得，只要我们练习足

5、 够了，对于一般工作中常见的模型结构，心中有一个自然的分块策略，哪怕是再复杂的几何 模型， 我们能够快速的将其拆解为我们熟悉的结构， 进而采用熟悉的分块策略进行网格划分， 总是不错的。 ICEM CFD 作为一款顶级前处理软件，想将其所有功能一网打尽几乎是不可能的。有人 统计过，我们很多时候都只是使用了软件 20%的功能。对于 ICEM CFD，20%的功能应当是 足够我们工作使用了。至于更复杂的功能，我们完全可以在工作中慢慢的总结。 当前有很多优秀的网格划分工具，很多都具有各自的优势，ICEM CFD 在结构网格划分 方面具有自己的特色，采用分块划分方式对于很多人来说可能比较新鲜。其他的诸如

6、 Hypermesh， GAMBIT 等软件的六面体划分， 都是直接对几何体进行切割。 很多人认为 ICEM CFD 的入门比较耗费时间，的确是这样的。本书的目的即在如此。通过一些特征几何的分 块策略讲解， 力求使读者在短时间内对ICEM CFD的结构网格划分方式有一个直观的了解， 同时，加深对特征几何的分网练习，可以有助于对复杂几何的分解。 本书的第一章为 ICEM CFD 的简要介绍，内容来自于软件文档的中文翻译。其他各章 节均采用实例 step by step 形式进行组织。读者可以根据提供的模型，一步步进行操作。 ICEM CFD 实例教程 2 1 ICEM CFD 概述概述 ICEM

7、 CFD 是一款计算前后处理软件，包括从几何创建、网格划分、前处理条件设置、 后处理等功能。在 CFD 网格生成领域，优势更为突出。 1.1 ICEM CFD 简介简介 ANSYS ICEM CFD 提供了高级几何获取、网格生成、网格优化以及后处理工具以满足 当今复杂分析对集成网格生成与后处理工具的需求。 为了在网格生成与后处理中与几何保持紧密的联系，ANSYS ICEM CFD 被用于在诸如 计算流体动力学与结构分析中。 ANSYS ICEM CFD 的网格生成工具提供了参数化创建网格的能力， 包括许多不同格式： （1） Multiblock structured（多块结构网格） （2） U

8、nstructured hexahedral（非结构六面体网格） （3） Unstructured tetrahedral（非结构四面体网格） （4） Cartesian with H-grid refinement（带 H 型细化的笛卡尔网格） （5） Hybird meshed comprising hexahedral, tetrahedral, pyramidal and/or prismatic elements（混合了六面体、四面体、金字塔或棱柱形网格的杂交网格） （6） Quadrilateral and triangular surface meshes（四边形和三角形表面网格

9、） ICEM CFD 提供了几何与分析间的直接联系。在 ICEM CFD 中，集合可以以商用 CAD 设计软件包、第三方公共格式、扫描的数据或点数据的任何格式被导入。 1.2 总体工作流程总体工作流程 ICEM CFD 的一般工作流程包括以下几个步骤： 1、 打开/创建一个工程 2、 创建/处理几何 3、 创建网格 4、 检查/编辑网格 5、 生成求解器的导入文件 6、 结果后处理 工作流程如图 1-1 所示。 1.2 文件 Tet Pro Blo Bo Att Par Jou Rep 1.2 原始 表面 .1 ICEM 件类型 tin oject ocking undary condi tr

10、ibutes rameters urnal play .2 创建创建或或 ICEM CFD 始的 CAD 中即 面）和三角化 CFD 的的文文 扩展 *.ti *.p *.b itions *.fb *.at *.p *.jr *.rp 或或操作几操作几何何 包含有创建 即可改变复杂 化表面数据来 ICE 图 11 I 文文件类型件类型 展名 说明 in 包括 rj 工程 lk 包含 bc 包含 tr 包含 ar 包含 rf 包含 pl 包含 何何 一个新的或操 杂集合或创建 来实现。ICEM EM CFD 实例教 3 ICEM CFD 工 明 括几何实体、 程文件，包含 含块的拓扑信 含边界

11、条件 含属性、局部 含有模型参数 含有所有操作 含有重播脚本 操作一个已有 建一个简单的 M CFD 的直接 教程 工作流程 材料点、块 含有项目信息 信息 部参数以及单 数及单元类型 作的记录 本 有几何的广泛 的几何。这些 接 CAD 接口 块关联以及网格 单元信息 信息 泛的工具。 用 些都能够使用 口提供了位于 格尺寸等信息 用户不需要返 用 CAD（NUR 于 CAD 系统中 息 返回到 RBS 中的 ICEM CFD 实例教程 4 参数化集合创建工具及 ICEM CFD 中所具有的计算网格工具、后处理以及网格优化工具间 的桥梁。允许用户在当地 CAD 系统中操作几何。ICEM CF

12、D 目前支持的直接 CAD 接口包 括 CATIA，I-deas，PRO-E 以及 Unigraphics。 ICEM CFD 环境能够在一个单一的几何中联合使用 CAD 面几何及三角化表面数据。所 有的几何实体，包括表面、曲线以及点都被标记或被组合到一个称为 Part 的群组中。通过 使用 part 对几何的组织，用户可以激活或禁止 part 中的对象，以不同的颜色显示或者在同 一 part 的不同实体上赋予网格尺寸，以及利用 part 设置不同的边界条件。 尽管 ICEM CFD 中的大部分网格划分模块允许几何中存在小的间隙或孔洞，但在一些 情况下必须将大的孔洞及间隙找出来。ICEM CF

13、D 提供了一些在 CAD 或三角化表面中诸如 此类的操作。最终，曲线以及点能够被自动创建以捕捉几何中的一些关键特征。这些曲线或 点在网格划分中扮演着约束的作用，强制单元的节点或边在他们之上，以捕捉这些特征。 1.2.3 网格创建网格创建 网格划分模块能划分以下一些网格类型。 1、 四面体（Tetra） ICEM CFD 四面体网格划分工具具有面向对象非结构网格划分技术的所有优势。 摒弃了 令人厌烦的 up-front 三角形表面网格划分以提供良好的初始网格步骤，ICEM CFD 四面体网 格划分直接从 CAD 表面开始利用八叉树算法（Octree）将四面体网格单元填充体积。利用 功能强大的网格

14、光顺算法保证网格质量。具有可选的自动细化或粗化网格功能。依然包含 Delaunay 算法，可以从已存在的表面网格生成四面体。 2、 六面体（Hooks） ICEM CFD 六面体网格划分工具是一个半自动划分模块， 允许快速创建多块结构或非结 构六面体网格。 ICEM CFD 六面体划分展示了一种网格生成的新方法大多数的操作能够自 动完成或通过点击按钮完成。Block 能够基于 CAD 几何创建或互动的调整。而且这些块能 够作为模板用于相似的几何，且具有完全参数化能力。复杂的拓扑结构，如内部或外部 O 型网格能够被自动的生成。 。 3、 棱柱网格（Prism） ICEM CFD 棱柱网格生成器能

15、在边界表面产生棱柱单元层一致的混合四面体网格， 并且 在流场的近壁面构建四面体单元。与纯粹的四面体网格相比，在更小的分析模型中，采用棱 柱网格有更好的收敛性以及求解分析结果。 4、 杂交网格（Hybrid Meshes） 能够创建以下一些杂交网格： （1）四面体与六面体网格在一个公用面上被联合，在该面上会自动生成金字塔网格。 这一网格类型适合于一些部件适合与结构网格而一些部件适合划分非结构网格的模型。 （2）能生成六面体核心的网格。在这类网格中，主要的体积为六面体笛卡尔网格所填 充。 这一类型是通过自动创建金字塔网格来实现连接棱柱网格或四面体杂交网格的。 六面体 核心网格允许减小单元数量，以加

16、快计算时间及获得更好的收敛。 5、 壳网格划分（Shell Meshing） ICEM CFD 实例教程 5 ICEM CFD 提供了快速的表面 （3D 或 2S） 网格生成方法。 网格类型可以是 All Tri， Quad w/one Tri，Quad Dominant 或者 All Quad，提供了一下一些划分方法： （1） Mapped based shell meshing（Autoblock） ：在内部使用一系列的 2D 块 （2） Patch based shell meshing（Patch Dependent） ：使用一系列的表面边界或者一系 列的曲线自动定义的封闭区域。这一方法提供了自豪的四边形为主质量，而且 捕捉表面细节。 （3） Patch independent shell meshing（Patch Independent） ：使用八叉树算法。这一算 法对于未清理的集合来说是最好的也是最健壮的方法。 （4） Shrinkwrap：用于快速生成网格。这常常是用与预览网格，不会捕捉硬的特征。 1.2.4 检查及编辑网格检查及编辑网格 ICEM