Workbench mesh模块划分结构化网格_SpaceClaim_ICEM CFD

Workbench mesh模块划分结构化网格

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1 前言

结构化网格所有内部节点都具有毗邻的单元，网格节点排列有序、相邻节点之间的关系非常明确。结构化网格通常具有较好的网格质量，计算精度和效率也相对较高。结构化网格在处理相对简单的结构时优势明显，但是应对复杂的结构就比较困难了，有时候反而采用非结构化网格是更为合适的选择。初学CFD的读者建议强化对结构化网格划分的训练，而不要一上来就用前处理软件划分非结构化网格，在CFD界，倘若你善于用结构化网格应对各种问题，那么就可以显现出一个高手的姿态了。

ICEM CFD在处理结构化网格时具有非常强大的优势，相信很多初学CFD的读者都会从该软件入手，可以这么说，如果精通了ICEM CFD，在网格划分工作中可以横着走，傲视群雄了。但是，也不是说只能采用它来划分结构化网格。所谓结构化网格划分，可以这么理解，采用有限数量的四边形（二维）或者六面体（三维）去填充需要离散化的几何模型，其中正方形或者正方体的数量占总数量的比重越高，网格质量越好。由此可以看出，几何模型本身越接近正方形或者正方体，结构化网格划分越容易。但是实际的几何模型通常都会偏离这些理想的形状，特别出现相切的几何关系时，结构化网格就会面临挑战，此处的网格质量通常较其他地方低。将完美的四边形或者六面体进行切分，使其最终能在最小的变形下映射到几何模型上，就获得了高质量结构化网格。注意的是，不管怎么切分，所有的小单元都是四边形或者六面体。

今天我们在workbench的mesh模块进行结构化网格划分演示。

2 案例演示

对如下的对称几何模型划分结构化网格。

经过分析，我们建立如下的切分思路，用图示的7个六面体块来填充，如何切分块是六面体网格划分的核心，只有经过大量的练习，积累了大量经验，方可得心应手。实际上，块的切分方式也并不是唯一的。

接下来我们在workbench的mesh模块进行网格划分，注意，建模平台有DS和spaceclaim，我们选择后者，DS在操作起来显得笨拙，但是其特有的多体部件功能却很有用，不过spaceclaim也可以间接实现该功能。

我们在模型顶部创建如下的草图，亦即切分工具创建。

退出草图，此时我们可以看到顶部面已被切分。

接下来，我们点选下面的线体，也就是刚刚创建的切分工具，选择cut选项，然后垂直向下拉升，不得不说spaceclaim这个功能是很诱人的。

此时，我们可以看到，原先一个部件被切分成了7个。

接下来一步很重要，我们选择这7个部件，放入新的组件中

此时，这7个部分共处于一个总部件下。

然后，我们选择workbench的share进行拓扑共享。

完成上面一步后，此时的部件就相当于DS平台中的多体部件了。

接下来就可以进行网格划分了，直接就可以生成结构化网格，调整大小即可。这里需要特别强调的是，上面的share共享拓扑一定不能忘了，否则就不是多体部件了，而是7个计算子域，Connection会自动生成接触面，也就是CFD中的interface，网格是非连续性的。

最终生成网格如下，可以看出，网格质量还是挺好的。

来源：仿真与工程

二维管道流动和开口方腔流动有限体积法MATLAB程序

本案例为典型的稳态二维管道和开口方腔流道有限体积法MATLAB程序，编程思路以及相关算法依据《有限体积法基础（第二版）》或者英文版《An Introduction to Computational Fluid Dynamics》。压力速度耦合采用SIMPLE算法，迭代计算采用TDMA算法。每个算例包含一个主程序“SIMPLE_cavity”和“SIMPLE_channel”和TDMA函数“TDMA_pressure”和 “TDMA_velocity”。主程序定义了计算域、物性参数、收敛标准、初始化、有限体积法基本系数计算、后处理显示等内容。两个TDMA函数用于计算SIMPLE算法的过程量（速度、压力修正）。程序完全原创编写，可读性很强，每一个知识点都可以对照前文所述教材，有需要的读者可以付费获取。另外，本案例程序旨在帮助读者理解有限体积法和SIMPLE算法，读者也可以在该程序基础上进行优化。下面是管道流和开口方腔流的计算结果。图1 管道流迭代曲线图2 管道流速度压力云图图3 管道流数值计算和理论结果对比图4 开口方腔流迭代曲线图5 开口方腔流速度压力云图、速度矢量以下是程序代码和源文件索取路径，有偿提供。程序部分内容截图如下来源：仿真与工程