ANSYS ICEM CFD 網格劃分技術案例詳解

目錄

第1章  計算流體力學基礎與網格概述 1

1.1  計算流體力學基礎 1

1.1.1  計算流體力學的發展 1

1.1.2  計算流體力學的求解過程 2

1.1.3  數值模擬方法和分類 3

1.1.4  有限體積法的基本思想 4

1.1.5  有限體積法的求解方法 6

1.2  網格概述 7

1.2.1  網格劃分技術 7

1.2.2  結構化網格 8

1.2.3  非結構化網格 10

1.3  常用的網格劃分軟件 12

1.3.1  Gridgen 12

1.3.2  Gambit 12

1.3.3  Hypermesh 12

1.3.4  Tgrid 12

1.3.5  ICEM CFD 13

1.4  本章小結 13

第2章  ICEM CFD軟件簡介 14

2.1  ANSYS ICEM CFD簡介 14

2.1.1  ICEM CFD的特點 15

2.1.2  ICEM CFD的文件類型 16

2.2  ICEM CFD的圖形用戶界面 17

2.3  ICEM CFD的基礎知識 20

2.3.1  軟件的基本操作 20

2.3.2  ICEM CFD的工作流程 20

2.3.3  網格的生成方法 21

2.3.4  塊的生成 28

2.3.5  網格輸出 33

2.4  ANSYS ICEM CFD實例分析 34

2.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 34

2.4.2  導入幾何模型 34

2.4.3  模型建立 34

2.4.4  網格生成 37

2.4.5  網格編輯 37

2.4.6  網格輸出 38

2.5  本章小結 39

第3章  幾何模型處理 40

3.1  幾何模型的創建 40

3.1.1  點的創建 40

3.1.2  線的創建 42

3.1.3  面的創建 43

3.2  幾何模型的導入 43

3.3  幾何模型的修改 44

3.3.1  曲線的修改 44

3.3.2  曲面的修改 45

3.3.3  刻面清理 46

3.3.4  幾何修補 46

3.3.5  幾何變換 47

3.3.6  幾何刪除 47

3.4  閥門幾何模型修改實例分析 47

3.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 48

3.4.2  導入幾何模型 48

3.4.3  模型建立 48

3.5  管道幾何模型修改實例分析 49

3.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 49

3.5.2  導入幾何模型 49

3.5.3  模型建立 50

3.5.4  網格生成 51

3.6  本章小結 52

第4章  二維平面模型結構網格劃分 53

4.1  二維平面模型結構網格概述 53

4.2  三通彎管模型結構網格劃分 54

4.2.1  導入幾何模型 54

4.2.2  模型建立 54

4.2.3  創建2D塊 56

4.2.4  分割塊 56

4.2.5  刪除塊 56

4.2.6  塊的幾何關聯 57

4.2.7  設定網格尺寸 59

4.2.8  預覽網格 60

4.2.9  網格質量檢查 60

4.2.10  網格的生成 61

4.2.11  網格輸出 61

4.2.12  計算與後處理 62

4.3  汽車外流場模型結構網格劃分 63

4.3.1  導入幾何模型 64

4.3.2  生成塊 64

4.3.3  網格生成 69

4.3.4  網格質量檢查 70

4.3.5  網格輸出 70

4.3.6  計算與後處理 71

4.4  變徑管流模型結構網格劃分 73

4.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 73

4.4.2  創建幾何模型 73

4.4.3  創建Block 75

4.4.4  定義網格參數 78

4.4.5  網格生成 79

4.4.6  導出網格 80

4.4.7  計算與後處理 81

4.5  導彈二維模型結構網格劃分 83

4.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 83

4.5.2  創建幾何模型 83

4.5.3  創建Block 86

4.5.4  定義網格參數 89

4.5.5  網格生成 90

4.5.6  導出網格 91

4.5.7  計算與後處理 92

4.6  本章小結 94

第5章  三維模型結構網格劃分 95

5.1  三維模型結構網格生成流程 95

5.2  Block（塊）創建策略 96

5.2.1  Block（塊）的生成方法 96

5.2.2  Block（塊）的操作流程 97

5.2.3  O-Block基礎 100

5.3  管接頭模型結構網格劃分 102

5.3.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 102

5.3.2  導入幾何模型 102

5.3.3  模型建立 103

5.3.4  生成塊 106

5.3.5  網格生成 108

5.3.6  網格質量檢查 113

5.3.7  網格輸出 113

5.3.8  計算與後處理 114

5.4  管內葉片模型結構網格劃分 116

5.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 116

5.4.2  導入幾何模型 116

5.4.3  模型建立 117

5.4.4  生成塊 120

5.4.5  網格生成 125

5.4.6  網格質量檢查 126

5.4.7  網格輸出 126

5.4.8  計算與後處理 127

5.5  半球方體模型結構網格劃分 129

5.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 129

5.5.2  導入幾何模型 129

5.5.3  模型建立 130

5.5.4  生成塊 132

5.5.5  網格生成 135

5.5.6  網格質量檢查 136

5.5.7  網格輸出 136

5.6  彎管部件模型結構網格劃分 137

5.6.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 137

5.6.2  導入幾何模型 137

5.6.3  模型建立 137

5.6.4  生成塊 140

5.6.5  網格生成 146

5.6.6  網格質量檢查 147

5.6.7  網格輸出 147

5.6.8  計算與後處理 148

5.7  水槽三維模型結構網格劃分 150

5.7.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 150

5.7.2  導入幾何模型 150

5.7.3  模型建立 150

5.7.4  生成塊 153

5.7.5  網格生成 155

5.7.6  網格質量檢查 156

5.7.7  網格輸出 156

5.7.8  計算與後處理 156

5.8  本章小結 158

第6章  四面體網格自動生成 159

6.1  四面體網格概述 159

6.1.1  四面體網格生成方法 159

6.1.2  四面體網格生成流程 160

6.2  閥門模型四面體網格生成1 160

6.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 160

6.2.2  導入幾何模型 161

6.2.3  模型建立 161

6.2.4  網格生成 164

6.2.5  網格質量檢查 166

6.2.6  網格輸出 167

6.3  閥門模型四面體網格生成2 167

6.3.1  啟動ICEM CFD並打開分析項目 168

6.3.2  刪除原先的網格設置 168

6.3.3  網格生成 169

6.3.4  網格質量檢查 170

6.3.5  網格輸出 171

6.3.6  計算與後處理 171

6.4  彎管部件四面體網格生成實例 173

6.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 173

6.4.2  導入幾何模型 173

6.4.3  模型建立 173

6.4.4  網格生成 176

6.4.5  網格質量檢查 178

6.4.6  網格輸出 178

6.4.7  計算與後處理 178

6.5  飛船返回艙模型四面體網格自動生成 181

6.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 181

6.5.2  導入幾何模型 181

6.5.3  模型建立 181

6.5.4  定義網格參數 183

6.5.5  網格生成 184

6.5.6  導出網格 186

6.5.7  計算與後處理 186

6.6  本章小結 190

第7章  棱柱體網格自動生成 191

7.1  棱柱體網格概述 191

7.1.1  棱柱體網格的生成方法 192

7.1.2  棱柱體網格的生成步驟 192

7.2  水套模型棱柱體網格生成 192

7.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 192

7.2.2  導入幾何模型 192

7.2.3  模型建立 193

7.2.4  網格生成 193

7.2.5  網格編輯 195

7.2.6  生成棱柱網格 196

7.2.7  網格輸出 198

7.3  閥門模型棱柱體網格生成 199

7.3.1  啟動ICEM CFD並打開分析項目 199

7.3.2  網格檢查 199

7.3.3  生成棱柱網格 199

7.3.4  網格編輯 201

7.3.5  網格輸出 202

7.3.6  計算與後處理 202

7.4  彎管部件棱柱體網格生成 204

7.4.1  啟動ICEM CFD並打開分析項目 204

7.4.2  網格檢查 205

7.4.3  生成棱柱網格 205

7.4.4  網格編輯 206

7.4.5  網格輸出 207

7.4.6  計算與後處理 208

7.5  本章小結 210

第8章  以六面體為核心的網格劃分 211

8.1  以六面體為核心的網格概述 211

8.2  機翼模型Hexa-Core網格生成 212

8.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 212

8.2.2  導入幾何模型 212

8.2.3  模型建立 212

8.2.4  網格生成 215

8.2.5  網格輸出 219

8.2.6  計算與後處理 219

8.3  管內葉片Hexa-Core網格生成 221

8.3.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 221

8.3.2  導入幾何模型 221

8.3.3  模型建立 221

8.3.4  網格生成 224

8.3.5  網格輸出 226

8.3.6  計算與後處理 227

8.4  彎管部件Hexa-Core網格生成 228

8.4.1  啟動ICEM CFD並打開分析項目 229

8.4.2  網格生成 229

8.4.3  網格輸出 230

8.4.4  計算與後處理 231

8.5  巡航導彈模型Hexa-Core網格生成 233

8.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 233

8.5.2  導入幾何模型 233

8.5.3  模型建立 233

8.5.4  定義網格參數 235

8.5.5  網格生成 236

8.5.6  導出網格 240

8.5.7  計算與後處理 240

8.6  飛艇模型Hexa-Core網格生成 245

8.6.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 245

8.6.2  導入幾何模型 246

8.6.3  模型建立 246

8.6.4  定義網格參數 247

8.6.5  網格生成 248

8.6.6  導出網格 250

8.6.7  計算與後處理 251

8.7  本章小結 255

第9章  混合網格劃分 256

9.1  混合網格概述 256

9.2  管內葉片混合網格生成 257

9.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 257

9.2.2  導入幾何模型 257

9.2.3  分割模型 257

9.2.4  模型建立 259

9.2.5  生成四面體網格 262

9.2.6  生成六面體網格 263

9.2.7  合並網格 265

9.2.8  網格質量檢查 266

9.2.9  網格輸出 267

9.2.10  計算與後處理 267

9.3  彎管部件混合網格生成 269

9.3.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 270

9.3.2  導入幾何模型 270

9.3.3  分割模型 270

9.3.4  模型建立 271

9.3.5  生成四面體網格 274

9.3.6  生成六面體網格 275

9.3.7  合並網格 278

9.3.8  網格質量檢查 279

9.3.9  網格輸出 279

9.3.10  計算與後處理 280

9.4  本章小結 283

第10章  曲面網格劃分 284

10.1  曲面網格概述 284

10.1.1  曲面網格類型 284

10.1.2  曲面網格的生成流程 285

10.2  機翼模型曲面網格劃分 285

10.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 285

10.2.2  導入幾何模型 286

10.2.3  網格生成 286

10.2.4  網格編輯 290

10.3   圓柱繞流曲面網格劃分 291

10.3.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 291

10.3.2  建立幾何模型 291

10.3.3  網格生成 295

10.3.4  網格質量檢查 296

10.3.5  網格輸出 297

10.3.6  計算與後處理 298

10.4  半圓曲面網格劃分 300

10.4.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 300

10.4.2  建立幾何模型 300

10.4.3  生成塊 302

10.4.4  網格生成 303

10.4.5  網格質量檢查 303

10.5  冷、熱水混合器曲面網格劃分 304

10.5.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 304

10.5.2  建立幾何模型 304

10.5.3  定義網格參數 306

10.5.4  生成網格 307

10.5.5  導出網格 308

10.5.6  計算與後處理 308

10.6  二維噴管曲面網格劃分 311

10.6.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 311

10.6.2  建立幾何模型 311

10.6.3  定義網格參數 313

10.6.4  生成網格 313

10.6.5  導出網格 315

10.6.6  計算與後處理 316

10.7  本章小結 318

第11章  網格編輯 319

11.1  網格編輯的基本功能 319

11.2  機翼模型網格編輯 326

11.2.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 326

11.2.2  導入幾何模型 326

11.2.3  網格生成 326

11.2.4  網格編輯 327

11.2.5  網格輸出 331

11.2.6  計算與後處理 332

11.3  導管模型網格編輯 334

11.3.1  啟動ICEM CFD並建立分析項目 334

11.3.2  導入幾何模型 334

11.3.3  模型建立 335

11.3.4  生成塊 337

11.3.5  網格生成 339

11.3.6  網格編輯 340

11.3.7  網格輸出 341

11.3.8  計算與後處理 342

11.4  彎管部件網格編輯 343

11.4.1  啟動ICEM CFD並打開分析項目 343

11.4.2  網格編輯 343

11.4.3  網格輸出 344

11.4.4  計算與後處理 345

11.5  本章小結 347

第12章  ICEM CFD協同模擬 348

12.1  彎管的穩態流動分析 348

12.1.1  啟動Workbench並建立分析項目 348

12.1.2  導入幾何體 349

12.1.3  劃分網格 349

12.1.4  邊界條件 353

12.1.5  初始條件 355

12.1.6  求解控制 355

12.1.7  計算求解 356

12.1.8  結果後處理 356

12.1.9  保存與退出 357

12.2  三通管道內的氣體流動分析 358

12.2.1  啟動Workbench並建立分析項目 358

12.2.2  導入幾何體 359

12.2.3  劃分網格 359

12.2.4  邊界條件 364

12.2.5  初始條件 365

12.2.6  求解控制 366

12.2.7  計算求解 366

12.2.8  結果後處理 367

12.2.9  保存與退出 368

12.3  子彈外流場分析實例 368

12.3.1  啟動Workbench並建立分析項目 368

12.3.2  導入幾何體 369

12.3.3  劃分網格 369

12.3.4  邊界條件 375

12.3.5  初始條件 376

12.3.6  計算求解 376

12.3.7  結果後處理 377

12.3.8  保存與退出 378

12.4  本章小結 379

參考文獻   380