Fluent Meshing | EGR冷却器

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了一系列关于在特定软件环境中进行网格生成和区域命名的详细步骤。首先，通过选择节点、创建材料点和计算区域来定义计算域。接着，对导热管面和其他区域进行命名，并调整区域类型。然后，设置进出口边界条件，包括空气和冷却液进出口的边界分离与命名。之后，定义了边界层网格并进行了网格的自动生成，包括将四边形网格转换为三角形网格。最后，进行了体网格的生成和区域的整理，通过合并相同类型的区域来优化网格结构。整个流程详细说明了如何在复杂模型中生成和管理网格。

本案例演示利用Fluent Meshing读取EGR冷却器面网格、抽取流体域以及创建体网格的完整流程。

面网格课通过第三方软件（如ANSYS Mesh、ICEM CFD、Hypermesh、ANSA等）生成，本案例面网格采用ANSYS Meshing生成。

注：这里仅为演示。Hypermesh及ANSA在生成面网格方面具备较大优势，实际工程应用中，常采用其生成面网格，之后将面网格导入至Fluent Meshing中生成体网格。

1 几何模型

本案例几何模型如下图所示。

其内部结构如下图所示。

2 生成面网格

• 进入ANSYS Mesh模块，如下图所示设置Physics Preference为CFD

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Preview → Surface Mesh生成面网格

注：这里没有设置网格参数，并非不需要设置参数，而是仅仅为案例演示。面网格生成与常规的网格生成采用相同的网格布置方式。想要生成高质量的体网格，首先要生成高质量的面网格。

面网格如下图所示。

• 利用菜单File → Export… → Mesh → Fluent Input File → Export导出面网格demo7.msh

3 体网格划分

3.1 启动Fluent Meshing

• 如下图所示，启动Fluent Meshing

3.2 导入面网格

• 利用菜单File > Read > Mesh选择demo7.msh

3.3 处理模型

• 如下图所示，右键选择节点Unreferenced，点击弹出菜单项Draw显示面网格

• 右键选择节点Model，选择菜单项Object Management…打开对话框

• 如下图所示操作，将面网格转化为mesh，并指定其名称为egr，点击Create按钮

3.4 检查面网格

• 右键选择模型树节点egr，点击弹出菜单项Diagnostics → Connectivity and Quality…打开对话框

• 如下图所示操作检测面网格中的自由边，若存在自由边，可点击按钮Apply for All进行清理

• 如下图所示检测并清理面网格中的多重面

• 如下图所示检测并清理面网格中的自相交网格

3.5 封闭区域

• 如下图所示，取消选择Ribbon工具栏中Separate选项

• 切换至edge选择模式，如下图所示，选中面网格中内壁边界上的一条edge，点击按钮Patch创建封闭面

封闭后模型如下图所示。

相同方式封闭其他的进出口面。

3.6 创建材料点

• 如下图所示激活工具栏选项Insert Clipping Planes，并调整参数

图形窗口如下图所示。

• 右键选择节点Model，点击弹出菜单项Material Points…打开对话框

• 点击Create按钮打开材料点创建对话框

• 如下图所示，鼠标右键选择两个节点，点击按钮Compute，确保材料点位于计算区域内

• 相同方式创建壳程材料点

3.7 抽取计算区域

• 如下图所示，鼠标右键选择节点Volumetric Regions，点击弹出菜单项Compute…打开对话框

• 对话框中选择所有的材料点，点击OK按钮创建计算域

• 如下图所示，右键选择air节点，点击按钮Draw显示区域

air区域如下图所示。

• 同理可显示coolant区域

该区域如下图所示。

3.8 命名区域

• 如下图所示，右键选择节点Face Zone Labels，点击菜单项Create Labels…打开对话框

• 选择所有的导热管面，如下图所示设置其名称为fin，点击按钮Create并关闭对话框

• 右键选择节点Volumetric Regions，点击弹出菜单项Compute…重新创建计算区域

• 如下图所示，所有与fin有关的边界面名称均发生了改变

• 右键选择节点egr，点击菜单项Manage → Rename…弹出对话框

• 修改其名称为pipe_mid

• 右键选择pipe_mid，点击弹出菜单项Change Type → Solid将其类型修改为solid

• 相同方式修改egr:1 → pipe_seal、egr:2 → pipe_outlet、egr:3 → pipe_seal2、egr:4 → pipe_inlet，并修改它们的类型为Solid

注：修改为Dead类型的区域在网格生成过程中会被删除。

3.9 命名进出口边界

• 如下图所示在图形窗框中显示区域air

• 切换到zone选择模式，如下图所示利用鼠标右键选择空气入口面，点击工具栏按钮rename，如下图所示在弹出对话框中修改名称及边界类型

• 相同方式设置空气出口边界

• 设置在图形窗口中显示壳程区域

• 鼠标右键选择冷却液进出口边界，点击工具栏按钮separate将其分离

• 如下图所示选择其中一个边界，修改其名称及边界类型

• 修改另一个出口边界名称及类型，如下图所示

3.10 定边界层网格

• 鼠标右键点击节点egr，选择弹出菜单项Auto Mesh…弹出对话框

• 如下图所示设置Grow Prisms为scoped，点击右侧Set…按钮打开设置对话框

• 如下图所示设置Number of Layers为2，其他参数保持默认设置，点击按钮Create创建边界层信息，关闭对话框

• 在Auto Mesh对话框中设置如图所示参数，点击Apply按钮并关闭对话框

注：由于面网格中包含有四边形网格，因此目前无法直接生成体网格。

3.11 转换网格

将fin上的四边形网格转换为三角形网格。

• 如下图所示显示fin面网格

可以看到全部为四边形网格。

• 选择菜单Boundary → Mesh → Triangulate…打开对话框

• 选择所有边界区域，激活选项Replace，点击Apply按钮执行操作

查看fin边界，可看到全部转换为了三角形网格。

3.12 生成体网格

• 右键选择节点egr，点击菜单项Auto Mesh…打开对话框

• 如下图所示对话框中，点击按钮Mesh生成体网格

注：此处会花费较多时间。在至强E5-2678 V3，64G内存电脑上开24核花费了大约半个小时。

• 网格生成完毕后，可如下图所示显示计算网格

生成计算网格如下图所示。

注：这里没有对面网格进行控制，所以生成的体网格有点儿粗糙。

内部局部网格如下图所示。

3.13 整理区域

可以将相同类型的区域进行合并。

• 鼠标右键选择节点egr，点击弹出菜单项Delete → Object Only删除对象

• 选择菜单Mesh → Manage打开设置对话框，选中列表框中所有以fin开头的项，点击Apply按钮合并这些项

• 相同方式合并pipe_seal及pipe_seal2，如下图所示

切换至Solution模式。