ICEM学习笔记(2)

2019-08-29 19:46

当一些模型生成块拓扑结构时对块技术要比较高的要求时,hexa的块工具能使用户迅速掌握一个复杂的块模型生成。 1.1.6 O网格的使用

O网格生成技术是从一个或多个块衍生出如下五个子块拓扑结构。对于基础O网格生成有若干参数,下面的例子是在所选的块内部产生:

初始块 O网格 包含一个面的O网格

利用加入面的选项,可以使生成的O网格穿过被选择块的一个面。在上面第三幅图中,应用加入右侧面的命令选项来生成O网格。

自动O网格的另一个重要特点是可以在生成以后重新修改它的尺寸。在最初生成O网格时,其尺寸是根据O网格参数窗口的一个因子而确定的。用户可以利用这个功能在O网格生成后重新定义它的尺寸。

通过移动其顶点和定义平面、边、定点与几何体之间的关系,块结构也可以被修改。

1.1.7 ANSYS ICEM CFD 图形用户界面 实体显示控制:

在树型目录下用户可以控制以下每一个实体显示。例如用户可能希望只有曲线在屏幕上显示而不显示表面,这时便可关闭曲面只保留曲面被激活显示。鼠标右键单击各类实体名称将会弹出一系列的功能选项。如果用户想观察一个网格的节点或者是节点的编号,右键单击网格(mesh)然后选择节点(dot node)或者节点编号(node number)。这些显示的图标使ANSYS ICEM CFD 的适应性在各种不同模式下得到体现。

扫描截面: 利用这项功能,用户可以选择显示一个模型的内部或者外部边界的平面网格。如果这个网格还没有生成,hexa将在扫描界面控制窗口显示之前首先计算网格。在一个网格受到几何或者是批法则的限制时此功能可以用来检查内部体网格的质量。 映射选项:

当块操作完成而且用户想要重新计算网格时,可以有各种映射选择,通过在块(目录树)下右键单击预生成网格(pre-mesh)得到,分为:无映射,顶点映射、边映射和平面映射。如果是在网格划分过程的开始阶段或者是想快速预览网格,无映射选项将是可取的。如果模型完成后而且准备要输出到求解器,这时,边映射和面映射通常分别应用到二维和三维模型中。 面的部分:

在面部分列表中有用户定义确定输入的CAD数据的显示。有时将点、曲线、表

面定义在各自的部分里来使显示有条理。实体通过部分、构成、区域可以更进一步的被区分开。

曲面、曲线和点的详细信息:

当选择曲面(surface)>显示曲面名称(show surface name)时,曲面的名称将在曲面的主体下方显示,列出不同的曲面各自的名称。曲线和点实体也可以在同样的模式下显示名称。为了更清楚地显示利用详细信息列表分别隐藏部分里曲面、曲线和点是很方便。 VORFN:

VORFN组是一个部分,它是默认就存在的,尤其在用户想要删除某个区域时比较有用。为了输出而删除一个块等价于将这个块定义在部分列表VORFN里,只有在树型目录里被激活的边才可以被输出。 Blanking(透视):

在块的编号变的十分混乱的时候,需要进行这项操作选择某些块是否透视。 Index Control(标号控制):

利用块的标号控制可以允许用户只对可视的块模型进行修改。ANSYS ICEM CFD 主要依据笛卡儿坐标I、J、K作为标号来描述块的位置,当一个O网格生成以后,就会加入一个指示标号,在ANSYS ICEM CFD 的消息窗口也将显示有关的信息,告知用户块的维数。

注意 : O网格的维数从O3开始计,3代表了维0,1和2,分别被预先定义为I,J和K。

使用图形窗口模式:

系统提供两个模式来决定鼠标在图形窗口的作用:动态模式和选择模式。除了用户在Hexa的提示下要求选择一个实体而进入选择模式的情况外,动态模式都是激活状态。

在相应的模式下,鼠标按键有以下作用: 动态模式:

左键左右移动将旋转模型绕屏幕的y轴旋转,上下移动将绕x轴旋转。旋转的中心是模型上最接近光标的位置的点。

移动中键将按照鼠标拖得程度来平移模型。

右键上下移动将分别实现放大和缩小,而左右移动将使模型绕屏幕z轴顺时针、逆时针旋转。

操作中的动态模式:

如果操作过程需要用鼠标进行一个屏幕的输入,这时用户也可以按F9优先使鼠标转为动态模式。F9键也可以允许鼠标从动态模式下返回继续选择模式。 选择模式:

左键用来选择一个或多个实体。 单击中键来完成选择。

右键可以用来奖赏一个选择的实体移出选择或者在没有任何选择的情况下来取消操作。

连续选择功能(在这种情况下,用户可以在一个实体上完成一个操作的选择接着选择不同的实体,而不用退出选择模式)鼠标是选择模式。在图形窗口底部的消息

窗口里将用红色的文字提示下一部操作。

3. Hexa附录

ICEM CFD Hexa在生成大型、高精度三维几何体的六面体网格上已经表现为最快速、最全面的软件。目前最新版本的ICEM CFD Hexa 也可以用同样的速度和适应性生成三维体的表面网格。 3.1.1:块模型的最重要特点

CAD和基于映射生成六面体网格; 三维体拓扑模型的简易操作;

新颖的图形界面和利用最新六面体网格技术的软件构造; 自动O网格生成和尺寸再定义;

基于几何体的网格尺寸、边界条件定义;

网格优化提供足够的网格尺寸在梯度高低不同的区域; 光滑和松弛运算快速得到高质量的网格;

多块结构、非结构和super-domain网格的生成; 特定的周期说明功能;

全面的重造功能,无需用户对参数的研究; 块的边之间链接关系自动完成边的划分;

诸如:平移、旋转、镜像、比例等拓扑操作功能容易地生成拓扑模型; 三维体拓扑块到三维表面网格拓扑自动转化; 二维拓扑块到三维拓扑块自动转化;

对于初始或最终网格计算的多种映射选择; 基于行列式、内角和体积的质量检查; 区域内拓扑块的重新编号;

输出块的定义减少多块结构网格输出文件的数目; 块方位和原点的修正选项。 3.1.2:自动O网格的生成

用以达到一个高质量的网格,生成O网格是一个非常强大、快速的技术,如果没有O网格的存在这将是不太可能的。用户可以应用O网格生成环形体的网格,也可以对于一个几何模型环绕一个部分或者整个几何体做O型网格。 O网格的重要特征:

生成垂直于物体边界的正交网格线; O网格生成是完全自动化的,用户选择能容易地选择块,在所选块的内部或者外部生成O网格,可以被完全包含在选择的区域内,也可以通过选择块的某些面; O网格生成后尺寸的再定义: 当一个O网格生成后,它的尺寸是由Blocking>O-grid参数菜单下的因子确定的,用户可以利用Blocking>Re-scale O-grid中的选项修改O网格的尺寸。如果这个值小于1,得到的O网格将比初始的小,同理,大于1的值将得到较大的O网格。 3.1.3:边的划分参数

边的划分参数定义是由特定划分需求的自适应性自动提供给用户。在拓扑块模型优化完成以后就是边的划分参数赋值,通过选择Meshing > Edge params得到。

用户可以选择以下划分的法则:

默认的Bi-Geometric Law Uniform

Hyperbolic(双曲线) Poisson(泊松) Curvature(曲率) Geometric 1 Geometric 2 Exponential 1 Exponential 2 Bi-Exponential Linear Spline

在Hexa里用户可以通过Meshing > Edge Params >Graphs option修改这些存在的定义边划分的法则。 可以选择的有: Constant Ramp S curve

Parabola Middle Parabola Ends Exponential

Gaussian(高斯法则) Linear Spline

注意:通过选择这个选项,可以添加、删除、修改那些用来调节边的参数设置的控制点,另一种工具,如边划分链接和多次复制选项,提供给用户迅速在整个模型中应用指定边的划分参数的方法。 3.1.4:平滑技术

在ICEM CFD Hexa中,拓扑块和网格都可以进行平滑来提高一个区域或者整个模型的全部块和网格的质量。在网格生成之前可以平滑拓扑块以改进它的形状。这个技术减少了修改拓扑块模型所需的时间。

在进行拓扑块的平滑时几何构成和它所关联的平面、边、顶点全部被固定。在拓扑块的平滑完成,设置边的划分参数后,用户就可以对网格进行平滑。 平滑的准则:

Determinant(行列式):通过在影射和几何的限制下移动节点来试图提高单元的行列式值。

Laplace(拉普拉斯):通过移动节点最小化网格线的突变。 Warp(弯曲度):这种方法是基于修改两个单元之间差的角。

质量:和行列式准则一样,质量准则通过重新配置受几何和影射限制的节点来提高单元的内角。

Orthogonality(正交性):以提供模型边界正交网格线为目的。

Skewss(倾斜度):体和表面的倾斜度定义是不同的。对于一个体单元,这个值是通过计算所有的相邻面的法线得到的,获得的最大值标准化,所以0表示正交的

面而1表示平行的面。对于表面单元,是通过首先计算面的短对角线与张对角线之比,然后减1获得倾斜度, 0表示完全的矩形,1表示最大的倾斜度。 3.1.5:细化与粗化

在Meshing >Refinement,找到细化功能菜单,可以获得一个更细密或者更粗化的结果。细化和粗化可以被用来同步地在三个方向或者只在一个方向上进行。 细化:

细化功能针对可以识别匹配块边界非正形投影节点的求解器,在高梯度的关键区域最小化模型尺寸达到合适的网格定义。 粗化:

在流动特性对模型网格定义要求比较低时,粗化网格适合来包容模型尺寸。 3.1.6: 命令流

通过File > Replay菜单的命令流功能可以很容易地解决几何模型参数改变的问题。长度、宽度和高度等详细的几何特征改变都归于参数的变化,尽管如此,这些改变并不影响拓扑块,因此,命令流功能可以自动为参数改变的几何体生成一个相似的块模型。

注意:如果是利用直接的CAD接口,所有的几何参数改变都是通过原来的CAD系统得到;如果是利用间接的CAD接口,几何参数的改变是通过ICEM DDN得到的。 生成一个命令流文件:

生成一个命令流文件首先要激活记录生成初始拓扑块模型的命令流的功能。就像上面提到的这个功能可以通过File > Replay调用。所有划分网格过程中的命令都被记录下来,包括块操作、网格尺寸的定义、边的划分、边界条件的设定和最终网格的生成。

接下来的第二步是改变几何体的参数,然后在变化后的几何上应用已经记录的命令流,从这时候开始所有的网格生成过程的命令将被自动执行。 命令流的优点:

应用命令流,用户可以分析更多的几何变量,以此获得更多关键参数的信息,也可以在工程任务时间内得到最佳的设计方案。 3.1.7: 周期(Periodicity)

在ICEM CFD Hexa中允许定义周期。周期节点定义的功能可以在Blocking > Periodic nodes中调用,在分析旋转机械的应用中具有重要作用。典型地,用户可以只为旋转部件中的一部分建立模型,也可以是对称部件,以此最小化模型尺寸。通过定义进口和出口边界之间的周期关系,在模型中加入特定的说明——进入一个边界的流动参数必须统一于流出一个边界的流动参数。 周期关系的使用:周期关系应用于块的面,保证了在第一个边界的节点有两个和第二个边界上对应节点同样的坐标。用户被提示顺序选择两个面对应的顶点,当流动边界上所有对应的顶点都选择后,在边界之间的完整的周期关系就设定好的。 3.1.8:网格质量

网格质量检查功能通过Meshing > Quality check调用,以下四种中的任何一种质量检查均会显示一个图表给用户,来表示结果。 通过鼠标左键单击柱状图中任何一个柱条,用户都可以确定对应单元在模型中的位置,这个被选择的柱条也会变成粉红色。


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