CFD备忘录:基于ICEM的二维结构化网格/非结构化网格混合划分

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CFD备忘录:基于ICEM的二维结构化网格/非结构化网格混合划分

2024-07-11 23:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、结构/非结构化网格混合划分的应用场景

        1、模型构造十分复杂,有的地方使用结构化网格十分不便,这时复杂的区域可以用非结构化网格自动生成并适当加密,其他区域可以仍用结构化网格。

        2、需要使用动网格,但又想保证可动部件的边界层网格在运动时不发生变形,以保证近壁区域求解的正确性。这时可以在近壁面处采用结构化网格划分边界层并随壁面一起运动,其他地方使用非结构网格以便使用remesh。

        3、模型的某些地方比较尖锐,非结构网格质量不佳或者非结构网格生成的边界层网格不闭合,这时可以在模型附近局部只用结构网格,方便控制网格质量。

二、结构/非结构化网格混合划分的主要方法

        1、做过滑移网格的大伙儿应该都知道”网格组装+Interface“的方法。这种方法生成的混合网格,在交界面处的网格结点可以不同。

        二维模型中,这种方法的大致操作步骤为:

        〇、准备几何模型,注意,打算生成结构化网格的区域和非结构化网格的区域,要用边界线分割开来,即两块区域要是两个单独的面。这一步在ICEM中也可以做,但我习惯在其他建模软件中做。听说ICEM中分割面会生成额外的边界线,需要处理一下。在ICEM中分割面后多余线的处理方式详见 https://jingyan.baidu.com/article/f79b7cb3a7266ed044023ec0.html。

        ①、导入几何模型->添加Part(交界面可以命名为INTERFACE1)->生成Block->将块关联到指定区域边界->绘制并生成结构化网格。

        ②、保存结构化网格文件(*.uns),块文件(*.blk);随后在ICEM中:File->mesh->close mesh...;File->block->close block...关闭块和网格。

        ③、将INTERFACE1重命名。

        ④、删除结构化区域所在的Surface(如果不删,我记得在Mesh->Computer Mesh->Input->Select Geometry中指定生成非结构网格的区域应该也行)->指定生成非架构网格的参数,生成非结构网格。

        ⑤、非结构网格生成后,File->Mesh->Open Mesh,打开刚刚保存的uns文件,随后在提示框中选择”Merge“选项。

        ⑥、至此,这种混合分割的方式就分割完成了。这种方式在滑移网格里用的应该比较多,而且B站上有人出过系统的教程(包括Interface+结构/结构、Interface+结构/非结构、Interface+非结构/非结构),所以我没有展开细说,这里仅作简要引导。详细的视频教程大家可以去看视频:BV1GT4y117wS。

        2、不用多套网格,直接在一个网格里完成结构/非结构的划分,这个是我们本次要重点讲的内容(虽然说是结构/非结构的划分,其实这种方法在划分非结构网格前,需要先把结构网格转化为非结构网格)。本方法的具体步骤如下:

        〇、准备几何模型,同样需要先把结构和非结构网格所在的面区域分割开来,个人习惯在建模软件中完成,习惯在ICEM中完成的,如果除了问题,不妨看看上面一节中提到的解决方法。

        ①、首先在指定区域绘制结构化网格,我这边以这个三角楔为例,绘制了这样一套网格,圆形和方形之间的区域是需要绘制非结构网格的区域。这里特别提醒,结构网格该关联的地方还是要关联,关联操作不能省略,否则最后导出网格会报错。

结构网格部分

        ②、在Blocking选项中,右键pre-mesh,将网格转化为非结构化网格(这时网格的结构不会发生变化)。

向非结构化网格的转化

        ③、设定非结构网格参数,特别注意在生成壳面网格的设置中,要勾选”Respect line elements“。

勾选”Respect line elements“

        ④、选择需要生成非结构网格的面,并计算生成网格。

选择合适的面并生成非结构网格

        ⑤、最后生成的网格展示如下图。

混合网格展示

        ⑥、这种方法保证了网格交界面处结点的一致性,如下图所示。

两种网格交界面处的结点一致

        ⑦、接下来按照正常步骤,选择求解器,给定边界条件并导出网格即可。特别注意,在边界条件里,我这边给两种网格交界面的边界条件是interior。

        ⑧、这种方法的缺点也必须说一下,就是如果非结构网格有的地方有局部加密,并且由于切块拓扑结构的关系,加密的地方延伸到了非结构网格的区域,那么该区域附近的网格质量会比较差,有兴趣的各位可以看看怎么解决这个问题。

三、第二种网格生成方法的CFD验证

        最终Fluent中计算结果如下(某个超声速流场)。

Fluent计算结果



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