复杂/脏CAD模型高效破局！电动摩托车外流场FTM网格划分讲解-赠模型
3月13日20时，笔者在2025科研创新仿真 主题月第五期讲座做《科研创新之仿真前处理Fluent Meshing应用》公开课，介绍Fluent Meshing网格划分应用案例与专业技能经验。一、电动摩托车外流场网格划分案例
FTM网格划分工作流专注于处理复杂和/或“脏”的CAD模型。它能够自动识别和处理几何模型中的缺陷，从而生成高质量的CFD网格。FTM工作流支持多种操作，包括自动修复几何缺陷、定义泄漏阈值、识别偏离面等。本文通过电动摩托车外流场网格划分场景为例来讲述Fluent Meshing中容错网格（Fault-Tolerant Meshing，FTM）网格的应用。利用Fluent Meshing FTM工作流进行电动摩托车外流场网格划分
案例说明：本案例的目的在于为电动摩托车外流场仿真划分网格，案例模型零部件众多，包含了底架、发动机、整流罩、风道格栅、前后悬架、变速杆等，且存在一些干涉、不封闭等缺陷，如图 1所示。使用FTM工作流程，可以不用在CAD阶段进行繁琐的几何修复，在网格划分过程中对缺陷进行处理。启动Fluent，选择Meshing模式。设置工作路径（Working Directory），注意路径中不能包含中文字符。在Workflow列表中选择Fault-tolerant Meshing工作流程，软件自动出现工作流程所需要的任务，见图 2。点击Workflow的第一项任务Import CAD and Part Management，左下方跳出细节设置界面。点击CAD File右侧的图标 
，选择路径中的E-motorbike.scdoc文件，设置Create Meshing Objects为Custom，点击Load加载模型。
图2-创建FTM流程
注意：相关几何文件在文章最后云盘链接获取见下文（下载路径：ANSYS CFD网格划分技术指南与实例详解->第三篇->第五章->案例5.5.2）如图 3所示，右键右侧的Meshing Model创建5个mesh object，分别为rear wheel、radiator、engine、chassis和front wheel。将左侧的CAD Model拖拽到对应的目标对象上，其中Rear wheel and tyre放到rear wheel中，Airduct、Blu glass airduct和airduct放到radiator中，engine和belt放到engine中，Front wheel and tyre放到Front wheel中，其余部件都放到chassis中。注：可以使用Ctrl或Shift键辅助选择多个CAD Model同时拖拽。
选中右侧的Meshing Model，展开底部的Advanced Object Settings，设置Create One Zone Per为part，即每个CAD零件作为一个面域，点击Copy Settings to Objects将设置应用到每一个子对象上，最后点击Create Meshing Object生成网格对象。注：高版本的Fluent Meshing这里操作为选中Meshing Model下面的对象，右键菜单RMB → Create → Object SettingFlow Type选择外流场External flow around object，其余设置如图 4所示，后面的流程中需要完成的工作包括：创建外流场包裹域、添加局部细化区域、提取特征线以及创建多孔介质区域。图4 描述几何
步骤5：创建外流场边界
设置Method为Create a new external flow boundary，提取方法Extraction Method为surface mesh，将列表中的object全部选中，Box Parameters定义方式为Ratio relative to geometry size，设置X、Y、Z的最大、最小值如图 5所示。注：此处设置Ymin=-0.01，是为了使地面与轮胎相交。对于外流场仿真，通常需要在物体周围尤其是尾部区域进行网格加密。如果几何模型中不包含已经定义好的细化区域或者影响体几何，那么在Fluent Meshing中可以通过水密部件进行识别和创建。首先创建第一个加密区域，即整个车身外部和尾部区域。在设置面板中，设置Type为Offset Box，Mesh Size=32mm，选择列表中所有的object，Flow Direction为X，Wake Levels=2，Wake Growth Factor=2，Cross Wake Growth Factor=1.1，设置完成后图形窗口中会以粉色线框显示当前加密区域，如图 6所示。点击Create Local Refinement Regions，会自动继续下一个加密区域定义。
第二个加密区域为为后轮尾迹区域，定义更精细的网格。参考图 7，设置Type为Offset Surface，Mesh Size=8mm，在object列表里选择rear_wheel，Flow Direction为X，Defeature Size=32，Boundary Layer Height=50，Boundary Layer Level=1，Wake Growth Factor=2，Cross Wake Growth Factor=1.1，设置完成后图形窗口中以粉色线框显示当前加密区域，点击Create Local Refinement Regions创建。在任务栏中点击刚创建的local-refinement-2，图形窗口中会显示偏置面的形状，切换到Outline View，选中所有Geometry Object，右键Draw Options→Add，显示整个摩托车几何，便于更好的查看加密区域的位置。
参考图 8，将模型放大，调整到前轮或后轮与地面接触的位置，可以看到，轮子与地面之间存在相交区域，会产生尖角结构，为了更好的捕捉此处的几何特征，需要提取特征线。点击Workflow中Extract Edge Features任务，在细节设置界面中设置Extraction Method Using为Intersection Loops，在选择列表里选择front_wheel、rear_wheel和tunnel，设置Intersected By为collectively，点击Extract Edge Features，自动继续下一个特征线提取任务。第二个特征线是为了处理除了外流场边界外的所有相交区域。设置Extraction Method Using为Intersection Loops，在选择列表里选择除了tunnel之外的所有object，设置Intersected By为collectively，点击Extract Edge Features。在摩托车的两侧侧盖里有换热器，在计算时用多孔介质模型进行简化，需要在划分网格阶段将此区域独立区分出来。点击Workflow中的Create Porous Region任务，设置Name为right（同理左侧设置为left），手动输入P1、P2、P3、P4的X、Y和Z坐标数值，如图 9所示，区域的位置和范围会在图形窗口中以粉色线框显示；设置方形区域三个方向上单元尺寸均为4，单元数量会自动更新，设置缓冲区域的尺寸比和尺寸均为0。外流场的计算域只有一个，本案例根据外流场边界的质心位置识别。参考图 10，点击Workflow中的Identify Regions任务，设置Define Location Using为Centroid of Object，在object列表中选择tunnel，其余保持默认，可以勾选View Exact Coordinates查看质心的具体坐标，完成后点击Identify Region。点击Workflow中的Define Leakage Threshold，设置 Would you like to close any leakage for your region(s)?为yes，修改Select By为object，在列表中选择engine，输入Maximum Leakage Size的数值为8，点击Preview Leakage，在Orientation的Direction选择X，拖动Location右侧的拖拽条移动切面到适当的位置，如图 11所示。注：如果此时泄漏平面被灰色面覆盖导致网格显示不清晰，可以勾选主菜单中的Inset Clipping Planes，设置Limit in X，将切片拖动到不覆盖泄漏平面的位置即可。点击Workflow中的Update Region Settings任务，本例中所有设置均保持默认，流体域体网格类型为hexcore。点击Choose Mesh Control Options任务，创建新的尺寸控制并使用默认定义，点击Choose Options，软件自动创建8个局部尺寸控制，如图 12所示。尺寸包含了针对曲率特征和狭窄特征的网格细化、基于尾迹加密区域的尺寸和外流场区域的最大尺寸，其中default-curvature和default-proximity尺寸需要进行修改，再额外增加一些局部尺寸控制。选中定义好的default-curvature尺寸控制，点击底部的Revert and Edit，修改Minimum Size为3，其余保持不变，点击Update。此时default-proximity自动变更为编辑状态，修改Minimum Size为3，object列表中仅选择chassis和radiator，勾选Show Wrap Settings，修改Wrap Min Size为1，Update。点击Workflow中的Add Local Sizing，在细节设置界面，设置Size Function为soft，Maximum Size为2，Scope To为edges，Select By为zone，在列表中选择intersected-collectively-tunnel-front_wheel和intersected-collectively-tunnel-rear_wheel（特征线提取时产生的边），点击底部的Add Local Sizing，自动跳转到下一个局部尺寸定义界面。以同样的方式再添加4个局部尺寸，如图 13所示。
本案例中该项任务均保持默认设置，点击底部的Generate the Surface Mesh，面网格生成完成后在控制台TUI会显示划分网格花费的时间、面网格数量和面网格质量，如图 14所示，可以自行查看整体面网格以及局部网格分布，此处不再详述。注：生成的网格质量受Fluent Meshing版本和并行核数选择影响。 该项任务的目的是识别包裹的面网格与原始几何形状差别的大小，尤其是对于存在尖角类结构的模型。在Generate the Surface Mesh右键，Insert Next Task→Identify Deviated Faces，设置选择方式Select By为zone，选择tunnel相关之外的所有域，计算摩托车车身所有几何的偏移情况，勾选Auto Compute，设置Overlay方式为Geometry，Identify Deviated Faces，计算的最大偏移值约为8.89。点击底部的Deviation下拉按钮，选择Draw Contour，可以查看整体面网格偏移情况以及最大偏移位置，如图 15。再次添加一个Identify Deviated Faces计算前轮胎和轮辋的偏移情况，在域列表中选择gomma_anteriore & cerchio_anteriore，勾选Auto Compute，设置Overlay方式为Geometry，Identify Deviated Faces，可看到最大偏移发生在轮胎与轮辋相接触的位置，最大值约为1.19。
因后续要在wall类型的边界上增长边界层，故本步骤的目的是修改进出口、对称面等不需要添加边界层的域，具体设置如图 16所示。更新边界之后，自动跳到添加边界层任务，修改Post Improvement Method为Stair Step，其余选项保持默认，如图 17，点击底部的Add Boundary Layers。图17 描述几何
点击Workflow中Generate the Volume Mesh任务，勾选Enable Parallel Meshing for Fluids，点击底部Generate the Volume Mesh按钮，生成体网格。完成后，图形窗口自动显示Z截面的体网格，可通过Clipping Plane功能自行查看其他截面和位置的网格分布，在控制台TUI会显示各个域的网格数量、网格质量相关信息。图 18为体网格设置界面和网格截面。在体网格完成后，体网格质量会自动显示在控制面版窗口，也可以通过功能区的Mesh->Quality进行查看。最后，选择菜单栏下的 File->Write->Mesh… 保存网格。案例总结：本案例为有几何缺陷的电动摩托车创建了外流场网格。由于模型包含的零件太多，采用部件管理功能对模型进行了分组。根据仿真需求，对模型外壁面临近区域和后轮尾流区域分别采用Offset Box和Offset Surface方法创建了局部加密区域，并为左右两侧散热器创建了多孔介质区域。针对几何不封闭问题，设置了合理的泄露尺寸。通过控制包面尺寸和局部尺寸，确保能够正确解析必要的几何特征，同时以云图的形式检查了包面与原始几何的偏离程度。二、Fluent Meshing网格划分公开课
众所周知，Fluent Meshing 软件在科研创新仿真中具有极高价值，它能够高效处理复杂几何模型，生成高质量网格，为精确仿真提供基础，可显著节省时间和成本，提升科研效率与准确性，在航空航天领域可用于飞行器流场及发动机内部流场模拟、汽车工程领域能进行汽车外流场与发动机冷却系统仿真、能源动力领域可实现风力发电机流场分析和换热器性能研究、生物医学领域能开展血液流动及生物反应器内流体模拟，还可应用于电子工程领域的电子设备散热和芯片内流体冷却模拟等众多场景，为各领域的科研创新提供了强大的技术支持。3月13日20时，2025科研创新仿真 主题月笔者受邀做《科研创新之仿真前处理Fluent Meshing应用》公开课，介绍Fluent Meshing网格划分应用案例与专业技能经验，欢迎大家报名和分享给感兴趣的用户。以下是具体安排：
2025科研创新仿真（六）：科研创新之仿真前处理Fluent Meshing应用-仿真秀直播
本文案例取自《ANSYS CFD网格划分技术指南与实例详解—— ANSYS Meshing/ICEM CFD/ Fluent Meshing》专业图书。
该图书于2024年8月公开上市，当时在仿真秀还组织了“评论赠新书活动”。令人遗憾的是，该图书配套的案例模型文件未能随书附上。目前已收录到仿真秀仿真学习资料，路径如下。本文模型也收录其中，大家可以进入仿真秀的学习资料包-APP共享云盘自行下载（见下文）。仿真秀，致力于为每一位学习者提供优质的仿真资源与技术服务支持，让您的仿真学习之旅更加顺畅，欢迎在公 众号对话框与我互动交流！以下资料供用户永久免费下载哦（见下图）。本文中涉及的学习资料已经收录到以上仿真学习资料包。下载地址在仿真秀APP公众 号菜单-资料库-资料下载-进入百度云盘群下载，不会失效，且永久免费更新。
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