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Fluent Meshing技术及应用培训

目录

• Fluent Meshing概述

• Fluent Meshing亮点

• 案例操作演示

2 © 2014 ANSYS Inc.

ANSYS流体网格划分工具


低中高

模型复杂程度

网格

类型

非结

构化

/自由

结

构化

/映射

自动化和设计优化更加重要灵活性和网格质量更加重要 W

ork

be

nch

Me

shin

g

Fluent Meshing

ICEM

CFD

Fluent Meshing (TGrid)

高级的CFD网格划分工具 • 统一的网格划分/求解器界面

• 可以导入CAD、STL和网格

• 大规模、复杂几何网格划分 • 表面包裹技术用于对大规模的复杂

几何进行简化，生成表面网格（重构）

• 并行四面体-棱柱层网格划分

• 尺寸函数、边界层拉伸、装配体网格划分

• 诊断、网格编辑、漏洞缝补/间隙移除工具

• 脚本处理

• ANSYS Meshing相关功能的支持工具 • CAD导入、尺寸函数、表面网格划分、

边界层拉伸、装配体网格划分


HexCore with

Inflation

Complex

Geometry

CutCell

Wrapper Tet

Fluent Meshing — 灵活的网格划分工具


刻面几何或CFD表面网格

CFD

体网格

表面和

棱柱网格

创建拓扑或者包裹

漏洞修补

间隙移除

诊断

工具

查找&修复

共同的Fluent GUI

网格划分工具

快速图形工具

改进的零部件管理功能

改进的性能

面网格

STL

复杂

CAD

CFX

求解器

Fluent

求解器

Fluent Meshing亮点

• CAD导入/尺寸函数/图形工具

• 诊断/漏洞缝补

• 表面/体网格划分


从CAD到共形的CFD网格

最佳的/灵活的尺寸函数用于CAD导入 • 计算/保存尺寸(函数)场

• 导入尺寸场用于表面包裹、表面重构等

• 在CAD导入时使用尺寸场

• 缩放尺寸场

• 在网格划分前验证尺寸场 • 使用探测快捷键(ctrl-y)或/和尺寸场云图


尺寸场

CFD 网格

复杂

CAD

尺寸函数

尺寸函数缩放 • 通过简单的缩放因子，就可以快速

使用不同的网格密度对表面、实体或

整个CFD模型进行网格重构


原始的网格密度

Scale = 1.5

Scale = 0.7

GUI和实体管理

网格生成面板 • 对象显示

• 增加诊断和CAD修复工具

• 快速切面显示

• 增加网格边的显示开关

对象和区域管理 • 对象/区域面板中新的树状视图

• 按住Crtl键在列表名称上点击鼠标左键，

可以在展开或精简视图之间切换

• 分隔符号可以在面板中自行定义


视图控制快捷键

相比之前的版本，有10到20倍的图形显示速度提升

新增加的许多快捷键组合提高了工作效率 • 使用Ctrl-h调出所有快捷键组合的介绍并显示在视图窗口中

• 所有的快捷键组合介绍也显示在TUI命令行窗口中

• 进入到某个快捷键功能后，相关的二级快捷键直接显示在视图窗口左上角


从CAD到共形的CFD网格

其它可用的视图控制快捷键 • 显示相邻的、显示所有、选择当前显示、撤销、改变颜色


孤立所选

隐藏所选

选择面积相似的

实体控制快捷键


整体的区域分离

特征(边、节点或区域)选取

局部的区域分离

合并区域或对象

使用快捷键进行重命名/添加前缀

拓扑准备快捷键


其它可用的拓扑准备快捷键 • 删除区域和对象

移除间隙

对齐实体

高级封盖功能

网格准备快捷键


整体网格重构

表面包裹后的特征映射

局部网格重构

诊断

诊断是在体网格生成前，查找问题的核心功能 • 诊断功能分为三部分

• 几何 • 查找和修复装配问题

• 不同对象之间的间隙和交叉

• 表面连通性 • 确保表面网格的正确性

• 自由节点/边、多重边、重叠面、

交叉面等

• 质量 • 提升表面网格质量

• 可以使用多种质量标准的结合


诊断

诊断工作流程 • 选择对象

• 标记 • 标记，并显示“未访问的”问题区域数目

• First • 只显示包含最多问题三角面的对象

• 重置 • 重置“未访问的”数目

• 概要 • 列出可能存在的问题概要


object-name free multi- duplicate skewed(> 0.85) max-skew face-zones edge-zones

-------------------- ------------ ------------ ------------------ ------------------------- ------------------ ------------

summary 0 0 0 312 0.99999524 32 32

诊断

移除对象之间的间隙 • 设定最小、最大的间隙接近度

• 标记并点击First

• “Remove for Current”打开移除间隙面板

• 相关参数自动复制过来

• 点击Remove移除间隙

• 点击Next继续搜寻……


诊断

一些有用的表面连通性检查工具 • 移除自由节点

• 移除无效的多重连接

• 修复自交叉和折叠面

• 查找对象/区域内的接近面

18

© 2014 ANSYS Inc. 间隙面和面之间的尖角

诊断

表面质量 • 可以依据多种质量标准来标记表面

• 偏斜度标准推荐使用0.7或更好，以便能生成质量较好的棱柱层网格

• 一共有四种不同的处理方法 • 一般改进

• 表面坍塌

• 光顺

• 交换

• 推荐的方法

• 使用表面坍塌和/或一般改进并逐步增大角度(30, 60, 90)

Apply for All

• 点选掉“Preserve boundary”

选项，局部修复剩余的低质量网格

19

© 2014 ANSYS Inc.

使用坍塌来解决差网格

诊断

一些有用的表面连通性检查工具 • 光顺/坍塌小的台阶

• 光顺法线方向较差的区域 • 用于棱柱层网格生成

• 查找包裹后的表面和原始

几何的偏差


修复工具

修补漏洞 • 结合了自动漏洞识别和自动追踪功能

• 选择Objects

• 设定流体材料点(wetting point)

• 对于每个尺寸范围（基于计算好的Size Field） • 执行查找漏洞

• 设定目标材料店 (external )

• 对于每条追踪路径 • 选择漏洞

• 补上漏洞

• 或者打开所有剩余

的漏洞

• 验证浸润面

• 可选执行shrink wrap


表面包裹

三种不同的shrink-wrap选项 • 具有不同的速度和表面恢复程度/质量

• Low （包裹得到的最初表面） • 快速，没有进行映射

• 用于验证尺寸密度、识别交叉等

• Medium （传统的表面包裹） • 传统的shrink-wrap方法

• 适用于脏几何、表面补丁等

• High （新的网格重构的包裹） • 更加快速和准确的特征捕捉，比传统的表面包裹更好的质量


使用Low Wrap查找交叉修改局部的尺寸函数定义，使用High Wrap精确捕捉

表面包裹

三种不同的shrink-wrap选项


原始几何

Low: Quick & Dirty

Medium + Improve: Max Skew ; .98 High: Max Skew ; .64

表面包裹

High Wrap选项 • 线接近度设置为每个间隙中两层网格时，Resolution Factor的影响

• Resolution Factor设为0.75，包裹操作所使用的尺寸是在尺寸函数的基础上乘以0.75；而执行网格重构时，则使用尺寸函数中的实际尺寸


Find cross-overs with low wrap

Resolution Factor设为0.75，问题得到解决 Resolution Factor设为1，出现交叉

表面包裹

cut-wrap选项 • 基于cutcell技术的表面包裹

• 非常好的特征捕捉能力

• 需要较高质量的CAD，否则可能会发生泄漏


shrink-wrap结果 cut-wrap结果

创建拓扑

创建(共享)拓扑支持多种工作流程 • 从CAD或者外部的表面网格导入多体部件

• 在整个网格划分过程中保留部件和体的信息

• 对表面网格进行局部缝合(连接和交叉) • 半自动地创建网格连接关系和拓扑

• 比传统的缝合方法要快很多

• 内存需求极少

• 通过预览来确保连接/交叉操作的正确执行

• 使用诊断功能进行后续清理


预览多体之间的重叠多体之间的共形网格

连接

改进的性能

创建拓扑

创建拓扑的工作流程(清理模型) • 创建一个新的网格对象

• 选中所有的对象，输入一个新名字并创建

• 使用Connect标签来连接整个模型 • 接触配对选项

• 交叉配对选项

• 使用诊断 • 移除所有的自由节点

问题

• 解决自交叉问题


使用交叉来连接封盖端面和baffle挡板

创建拓扑

创建拓扑的工作流程 • Region标签，准备自动体网格划分

• 点击Region标签 • 选中所有的表面区域

• 选中材料点

• 计算

• 创建出在自动体网格划分时将会

生成的Cell Zone列表

• 点击各Region的名称来确认

• 相关的表面区域高亮显示

• 名称和类型正确辨别


体网格划分

自动划分多种类型的体网格 • 四面体

• HexCore

• CutCell

• 棱柱层

• 在Fluent Solver中转换为多面体


体网格划分

使用尺寸函数和影响体进行网格细化 • 使用BOI（body of influence）划分汽车外流四面体加棱柱层网

格的实例


BOI通过对表面网格的缩放生成

BOI通过包围盒创建功能生成

薄体网格划分

支持 • 相邻域之间的共形网格

• 多重源

• 多层

• T型连接

• 侧表面坍塌等


棱柱层劈分

通过棱柱层劈分功能实现多层棱柱层的快速生成 • 支持对最初的层数进行分割

• 对于5-15层的划分有2-3倍速度提升


Initial Final

棱柱层控制

棱柱层后处理 • 劈分

• 忽略

• 光顺


分布式并行的四面体-棱柱层网格划分

并行网格划分的工作流程 • 使用串行模式启动Fluent meshing

• 准备好网格模型 • 创建连续的、合理分区的CFD表面网格

• 使用创建拓扑面板指定正确的流体/固体网格区域的分区

• 保存表面网格

• 使用并行模式启动Fluent meshing • 设定合适的网格划分和求解的并行节点数

• 新的并行面板 • 计算分区

• 分布网格

• 自动网格划分 • 四面体和棱柱层

• 提升网格质量

• 转换到Fluent求解器 34

© 2014 ANSYS Inc.

分布式并行的四面体-棱柱层网格划分

共形的等同区域分解的网格划分测试结果 • 4250万网格，16个CPU

• 网格划分完成后直接并行转换到Fluent求解器


1

2 4

8

16

1 1.8

3.7

7.4

10.8

Spe

ed

up

CPU

并行网格划分加速系数

Ideal

Automesh

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 5 10 15 20

每个CPU的峰值内存占用

Meshed

Ideal

Fluent Meshing

案例操作演示 • T型管模型的共轭传热网格划分


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