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师姐说|怎么利用ANSA快速进行流体网格划分

1年前浏览1030

大家好,我是团长。


本期文章是一篇答疑文。

问题的来源是群内的小伙伴对于流体网格划分的一些疑惑。在ANSA里画面网格再到STAR ccm+里生成体网格。小伙伴对这个过程的困惑如下:



群里的大佬是我大师姐,曾经也是大学实验室里流场一姐,毕业后也是继续从事流体分析类的工作,多年来经验杠杠。以下是大师姐的帖子内容。期待能帮到提问的那位兄弟。

 

1、关于边界层

我最开始做流体网格的时候是用ICEM做的边界层,操作起来比较费时,后面用STAR ccm+进行流体仿真以后,边界层就是一个选项,并没有多难,也就没有太关注它了。



2、在进行流体分析时是不是需要建立边界层,建立多少层边界层合适,尺寸选择多少合适?

边界层的出现其实就是为了简化近壁区的流动。壁面是静止的,理论上来说,贴壁的第一层网格所在区域内流动也是静止的,而从壁面区的静止跨越到中间核心流动区一定是有一个梯度转变的,壁面函数(wall function)就是为了表达近壁区流动而存在的,核心层则可用湍流模型表达。

通常求解完一个流场,我们会去看Y+,会调整边界层首层高度和边界层数量,以使y+落在30-400之间,这里说的都是一些常规的流动,采用壁面函数假设近壁区流动规律,对于一些超高速的流动并不适用。

下面以飞机的尾翼为例说明如何在ANSA中生成边界层和体网格。

第一步、几何清理
利用ANSA的GEOMETRY CHECK功能检查几何结构,有无孔洞,多重边,重叠结构等,自从开始用这个命令,再也不需要费眼睛去寻找一个个红色自由边,蓝色多重边,一键查杀,直接定位。


可以AUTO fix的一键修复(如上图所示),其他的面问题就得一点点来了,不多大多时候我会保留特征线,删除坏面,快速重构表面。Show only准确定位,直接处理有问题的表面(见下图)。

含有自由边的这一个碎面,删除后基于特征线重建表面。

第二步、面网格生成
面清理完成,现在拿到的表面就是封闭表面了,可以去做面网格了。

先定义定义Lenth(即单元尺寸),模型长边14m,基本尺寸我将之定为40mm。

面网格生成我习惯用ADVFront,个人习惯。(用其他的几个网格划分方法也是可以的)

保证外表面为灰色,灰色为边界层生长方向。(在ansa中,当显示模式处于ENT模式的时候,灰色表示正向,黄色表示负向)

第三步、体网格边界层的生成
ANSA软件在生成边界层时会有一个第一层网格高度的推荐值,基于场内的流速,介质的密度粘度,特征尺寸,目标y+值计算出雷诺数和第一层高度推荐值。


生成的边界层为5面体,层数和层高基于经验自定义,在求解完成后观察收敛性和y+值,可再进行调整。

上面的步骤是怎么在ANSA中直接生成边界层。

第四步、导入Star ccm+生成流体网格

在没有定义Remesh的情况下,定义多面体网格和边界层网格规则,生成体网格,生成好的体网格尺寸和导入表面的尺寸一致,和输入的base size不一致。


网格生成规则中加入surfaceremesher 重新生成网格,加了remesh以后,体网格生成的时间增加,网格密度和定义的base size相关。



ps:
之前还有一个同学在群里提到了网格在前处理软件和求解软件中不一致的问题。以ANSA和Star ccm+为例,在ANSA中做好表面的清理和几何的修复,导入star中进行体网格的划分,我一般不关注网格的一致性,ANSA中面网格是三角形网格,Star里面的体网格是多面体网格,通常是无法一致的,只要保证表面尽可能不要太粗糙,保证曲率,导入Star以后还可以Remesh,不过我的处理习惯是在ANSA中定好尺寸,导进去以后直接生成边界层网格和体网格,如果觉得网格太粗可以调整基本尺寸,如果没有定义remesh,那么体网格就是按照你导入的面网格来的,和设定的base size就没有关系了。

以上是大师姐的回答。

来源:CAEer
湍流ANSA理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-06-29
最近编辑:1年前
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