ansys中的ICEM/CFD简明教程.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：3.20M 资料格式：pdf 举报版权申诉

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第1页.png

第1页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第2页.png

第2页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第3页.png

第3页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第4页.png

第4页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第5页.png

第5页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第6页.png

第6页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第7页.png

第7页 / 共105页

u013541048-6875135-4744300845393727368.pdf-第8页.png

第8页 / 共105页

前言

1 ICEM CFD概述

1.1 ICEM CFD简介

1.2 总体工作流程

1.2.1 ICEM CFD的文件类型

1.2.2 创建或操作几何

1.2.3 网格创建

1.2.4 检查及编辑网格

1.3 ICEM CFD的用户界面

1.4 Blocking基础

2 二维平面模型结构网格划分

2.1学习目的

2.2 几何模型及分块策略

2.3 边界命名

2.4 自顶向下划分方式

2.4.1 创建2D块

2.4.2 块的切割

2.4.3 块与几何的关联

2.4.4 设定网格尺寸

2.4.5 预览网格

2.5 自底向上划分方式

2.5.1 生成原始块

2.5.2 生成其它块

2.5.3 关联及网格尺寸设定

2.6 网格质量检查

2.7 网格的生成

2.8 网格输出

3 三维模型结构网格划分

3.1 学习目的

3.2 几何模型

3.3 生成块

3.4 块的切割

3.5 块与几何的关联

3.6 圆孔的处理

3.7 网格尺寸及质量检查

4 曲面网格划分

4.1 目的

4.2 几何模型

4.3 分块策略

4.4 建立块

4.5 块的分割及关联

4.6 块的删除

4.7 设定网格尺寸及预览网格

4.8 另一种方式

5 三角形的处理方式

5.1 三角形Y型剖分方案

5.2 三棱柱Y型剖分方案

5.3 三角形几何体的扩展

5.4 综合实例解析

5.5 思考

6 O型块的特殊应用

6.1 圆弧几何遇到的问题

6.1.1 网格映射

6.1.2 圆弧的映射

6.1.3 铜钱的启示

6.2 O型块及其变型

6.3 O型块剖分实例

6.3.1 圆柱相贯网格划分

6.3.2 圆柱沟槽网格划分

7 Edge参数

7.1 参数设置对话框及各参数含义

7.2 节点分布律

7.3边界层网格

7.3.1 边界层网格的一些特征

7.4 实例训练

7.4.1 分叉管网格划分

7.4.2 外流场实例

8 块的创建

8.1 自顶向下块的构建

8.1.1 初始块的创建

8.1.2 块的切割

8.1.3 顶点合并

8.2 自底向上块的构建

8.2.1 由顶点形成块

8.2.2 Face的拉伸

8.2.3 由2D块形成3D块

8.3 实例分析

8.3.1 实例1：弹簧

8.3.2 实例2：三棱柱

9 块操作的应用

9.1 块的编辑

9.1.1 块的合并

9.1.2 O型块修改

9.1.3 块类型转换

9.2 块的变换

9.2.1 块的平移

9.2.2 块的旋转

9.2.3 块的镜像

9.2.4 块的缩放

9.2.5 复制周期块

9.3 实例分析

9.3.1 实例1：法兰盘

9.3.2 实例2：机架

10 周期网格

10.1 ICEM CFD中生成周期网格的一般步骤

10.2 ICEM CFD中周期网格生成按钮解释

10.3 实例分析

10.3.1 实例1：结构周期网格

10.3.2 实例2：非结构周期网格

11 几何创建及修改

11.1 基本几何创建

11.1.1 点的创建

11.1.2 线的创建

11.1.3 面的创建

11.2 几何修改

11.2.1 几何拓扑构建

11.2.2 特征修补

12 构建辅助几何

13 非结构网格划分

13.1 非结构网格的一些概念

13.2 非结构网格划分一般流程

13.3 ICEM CFD划分非结构网格

14 混合网格与多区域

11.1 一些概念

15 网格编辑

16 综合实例

16.1 实例1：子弹外流场

ICEM CFD 简明教程

前言这里不涉及到 ICEM CFD 的任何原理，也不想涉及 ICEM CFD 中的诸多高级的不常用的功能。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深入了解。而在于对于相似几何网格生成思路的积累。孰能生巧，当练习得多了，碰到同类型的模型，自然而然的就知道该如何去下手对付了。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 Hypermesh，GAMBIT 等软件的六面体划分，都是直接对几何体进行切割。有人认为 ICEM CFD 的入门比较耗费时间，的确是这样的。本文的目的即在如此。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。杂七杂八的软件用得多了，有时候不免生出疑问：“究竟软件需不需要学？”。在汉语中，软件应当是被使用的啊。作为一款工具，如果我们花费大量的时间在其的使用操作上，是否有些顾此失彼呢？我们的目的绝非学会怎样使用软件，而在于如何利用软件为我们的工作服务。文中有一些内容翻译自 ICEM CFD 帮助文档，因此可能存在部分翻译错误，不过我觉得有兴趣看这些的童鞋估计都是研究生以上学历，发现错误自然轻而易举。欢迎将错误信息反馈到我的邮箱：faee0@yahoo.com.cn，或者 290247029@qq.com，不胜感激。本文不是最终完整版，我会努力将其完成的，虽然现在忙着写博士论文，时间表一再推后，但我保证绝对会将其完成。文中的模型文件下载地址：http://115.com/file/e6k28mwe I

1 ICEM CFD 概述 ICEM 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 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） Unstructured 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） 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 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

ICEM CFD 使用指南图 1-1 ICEM CFD 工作流程 1.2.1 ICEM CFD 的文件类型文件类型 Tetin Project Blocking Boundary conditions Attributes Parameters Journal Replay 扩展名说明 *.tin *.prj *.blk *.fbc *.atr *.par *.jrf *.rpl 包括几何实体、材料点、块关联以及网格尺寸等信息工程文件，包含有项目信息包含块的拓扑信息包含边界条件包含属性、局部参数以及单元信息包含有模型参数及单元类型信息包含有所有操作的记录包含有重播脚本 1.2.2 创建或操作几何 ICEM CFD 包含有创建一个新的或操作一个已有几何的广泛的工具。用户不需要返回到原始的 CAD 中即可改变复杂集合或创建一个简单的几何。这些都能够使用 CAD（NURBS 表面）和三角化表面数据来实现。ICEM CFD 的直接 CAD 接口提供了位于 CAD 系统中的 2

ICEM CFD 使用指南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 CFD 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 CFD 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，以加快计算时间及获得更好的收敛。 5、壳网格划分（Shell Meshing） 3

ICEM CFD 使用指南 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 ICEM CFD 中的网格编辑工具允许用户检测及修复网格中的问题。用户同时可以提高网格质量。大量的人工或自动的工具如转换单元类型、细化或粗化网格、光顺网格等能被用于网格的修复。一般步骤包括： 1、利用网格检测工具检查网格的问题，例如孔、间隙、重叠单元，使用合适的自动或人工修复方法修复这些问题。 2、检查坏质量的网格，使用光顺工具提高网格质量。 3、如果网格质量很差，一些合适的方法包括修复几何、使用合适的尺寸参数重新创建网格或者利用不同的划分方法创建网格。 1.3 ICEM CFD 的用户界面 ICEM CFD 的图形用户接口（GUI）提供了一个创建及编辑计算网格完整的环境。图 1-2 所示为 ICEM CFD 的图形用户界面。左上角为主菜单，在其下方为工具按钮，包含了诸如 Save 及 Open 之类的命令。与工具按钮栏相平齐的为功能选项卡，它从左至右的顺序也是一个典型网格生成过程的顺序。点击选项卡上的标签页，可将功能按钮显示在前台，单击其中的按钮，可激活该按钮所关联的数据对象区（Data Entry Zone）。图 2-2 所显示的为 Convert Mesh Type，同时还包含有选择工具条，在界面的右下角还包含有消息窗口及直方图显窗口。在用户界面的左上角为显示控制树形菜单，用户可以使用该属性菜单修改兑现规定显示、属性及创建子集等。 4

ICEM CFD 使用指南图 1-2 ICEM CFD 图形界面 1.4 Blocking 基础 5

2 二维平面模型结构网格划分 2.1 学习目的主要的知识点有： 1、ICEM CFD 划分二维模型网格的一般步骤 2、2D 块的一些构建及切割方式 3、网格质量检查 4、网格的生成及导出 2.2 几何模型及分块策略几何模型如图 2-1 所示。该模型为一混合管模型，两个温度不同的入水管，一个出水管。图 2-1 几何模型从上面的几何很容易看出，自顶向下的方式可以采用“T”型块进行网格划分，自底向上可以从小管开始块的生成。 2.3 边界命名命名边界的目的主要是为了在求解器设置中可以看到此边界。在 ICEM CFD 中，边界是以 part 的形式进行组织的。 1、命名入口边界在模型树形菜单的 Part 上点击右键，选取 Create Part 创建各边界 part，如右图所示。 2.4 自顶向下划分方式这种方式的划分思路为：先创建一个整体块，然后对块进行切割、合并 6

分享到：

赞收藏

资料库

ansys中的ICEM/CFD简明教程.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料