全解一款六面体结构化网格划分利器-NUMECA IGG
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作者 |卢工FunRun 仿真秀优秀讲师
首发 | 仿真秀公 众号
导读：前不久，VIP群有人提问：“老师，NUMECA如何计算带蜗壳叶轮机呢”？笔者使用NUMECA FINE/Turbo（以下简称Turbo）软件解决叶轮机械气动性能仿真计算已有三年多，前期做的比较多的也就是轴流形式叶轮机械。去年开始至今年（2019年），笔者开始在做离心形式的叶轮机械了，离心式叶轮机械与轴流形式最大的区别就是，离心式带有一个蜗壳。
蜗壳还算是一个几何较为复杂的非叶片部件了，在Turbo中，autogrid用以划分叶片部件的六面体结构网格，而非叶片部件六面体结构网格只能用igg来划分，因为Turbo本身就是一个全二阶精度结构网格求解器。
蜗壳的六面体结构网格划分，无论利用何种软件，都是一种耐心和毅力的挑战，igg也不例外。特别是在多块的内部边界条件定义，还是和叶轮网格装配后的边界条件定义，操作起来也是够烦的。有时为保证网格质量，块的数量多起来，边界多起来后，可能存在求解器数值传递时的不通畅，最终导致求解不顺，残差不能有效下降甚至易上扬发散。
这并不代表Turbo模式下的igg、autogrid对离心叶轮机械是束手无策的，igg对于非叶片部件的网格划分，能力是有目共睹的，特使是对于几何较为简单的冷却孔等结构。接下来，学习一下六面体结构网格划分思维。
一、六面体结构化网格划分思维
众所周知，在CFD计算领域，全六面体网格有着无可比拟的计算优势，特别是在网格数量、计算规模、计算精度、收敛速度等方面。虽然有着这么多优势，然而在全六面体结构化网格的生成上依然存在着巨大挑战。
通常，在六面体结构化网格划分技术上，主要采用的是多块拓扑的思想，即插入一个六面体的拓扑块，并将拓扑块的点、线、面与实际几何的点、线、面映射关联起来，将容易划分六面体网格的拓扑块的六面体网格映射到几何上，与几何进行贴体，从而形成几何体的六面体网格。这里以某六面体网格划分软件为例，说明一下六面体网格划分的基本方法。第一步：导入图1所示的原始几何文件，该几何为一边倒圆的长方体。
图1 原始几何
图2 拓扑块
第三步：拓普块与几何进行映射关联，如图3所示。几何的每每一条边与拓扑块的每一条边均需关联，需要反复利用鼠标点选。
图3 拓扑块与几何的关联
这仅仅是一个很简单的几何，进行到这里，大家可以看到，已经用到的鼠标操作就非常多了，反复的点选确定，实在是繁琐。然而，这并不是没有好的解决方案的。二、NUMECA IGG六面体结构化网格划分利器
在这里向大家推荐一款全六面体结构化网格划分器NUMECA IGG。NUMECA IGG是NUMECA FINE/Turbo中的一个通用网格划分模块，是交互式几何和网格划分工具，在NUMECA叶轮机械解决方案中具有重要作用，是非叶片部件多块结构网格划分工具，是AutoGrid叶轮网格的编辑器，同样，NUMECA IGG也可为其他软件准备和划分高质量的六面体结构化网格。NUMECA IGG作为一款交互式几何和网格生成器，具备几何创建和网格划分功能，与常规的网格划分工具功能相似，作为NUMECA FINE/Turbo御用前处理模块，具备特定的功能。
NUMECA IGG是准自动/交互式结构化多块网格生成器，采用结构网格块化生成技术，其自动吸附、投影功能使得对于任意复杂几何的网格轻松生成，其操作过程远优于边—>面—>体的网格生成过程。先进的网格光顺技术和蝶形网格技术，确保生成高质量的计算网格，并可通过可靠的网格质量检测工具进行检测。
NUMEA IGG特点：
支持多种CAD几何输入
方便快捷的几何建模功能
高质量多块结构化网格生成
完全非匹配连接技术
蝶形网格技术
网格块之间的自动连接
网格块的自动映射/投影
网格块的合并/旋转…
网格线对几何线的自动吸附
多种边界条件定义
和市面上的主流结构化六面体网格生成软件相比，NUMECA IGG最大的优势：1、方便快捷高效的块生成技术：自下而上，省去复杂拓扑思路的考虑。2、方便快捷高效的自动吸附和投影功能：自动吸附，方便调整，省去了点线面繁杂的一一映射。3、几何数据表达的便利性：用户可以直接提供*.dat文件用以划分网格，省去了繁杂的建模。以上述的带有倒圆的长方体为例子，说明一下NUMECA IGG的网格划分思路：第一步：导入图4所示的原始几何文件，该几何为一边倒圆的长方体。
图4 原始几何
图5 拓扑块
该拓扑块插入后，块的边与几何的边进行了自动吸附和关联，省去了大量点选、映射、关联的操作，极大的提高了生产力。可以看到有一条几何边未吸附上，这里仅仅需要插入顶点进行调整，如图6所示。
看到这里，相信大家已经对NUMECA IGG有了一个初步的认识。若大家想系统、全面的学习这款优秀的全六面体网格划分软件，请大家关注我的精品系列课——“全网唯一”仿真秀平台“NUMECA网格划分工具IGG进阶13讲”的系列课程。
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本套视频已经更新完整，无论大家是做叶轮机械也好，还是做通用CFD仿真也好，这一款IGG软件绝对是一大神器。以下是我的课程安排:1、课程介绍和安排
2、软件界面介绍
3、基本术语讲解
4、数据类型讲解
5、叶片型面数据逆向表达
6、基本网格划分方法
7、蝶形网格划分方法
8、周期性网格划分方法
9、蜗壳网格划分方法
10、网格装配方法
11、网格导出及导入CFX方法
12、块合并编辑操作
13、课程总结1、学习型仿真工程师
2、理工科院校学生和教师
3、从事叶轮机械分析的工程师
4、NUMECA软件学习和应用者1、学员可以掌握NUMECA IGG在网格划分和编辑操作的工作流程、注意事项及必备技能：3、掌握NUMECA IGG所用的常见用法和设置等；4、解决学员在NUMECA IGG软件应用过程中遇到的难点和痛点；5、订阅用户可以加入VIP用户交流群，提供学习答疑和资料，其他用户可以加入叶轮机械CAE交流群，进群请添加小助手微 信【fangzhenxiu999】邀请。总之，利用NUMECA IGG软甲，我们可以轻松的利用至下而上的思路，划分复杂几何模型也从容面对。图9即展示的利用IGG划分复杂蜗壳几何的全六面体网格的结果，可以看出，网格质量良好。
图8 IGG网格划分展示
如果大家还在为划分全六面体网格而苦恼，NUMECA IGG是您的最佳选择。声明：原创文章，首发仿真秀公 众号（ID:fangzhenxiu2018），部分图片源自网络，如有不当请联系我们，欢迎分享，禁止私自转载，转载请联系我们。如果您正在学习CAE ,欢迎加入我们的学习型工程师社群，与我们抱团一起学习理论、软件和行业应用。如果您也想在本公 众号发布文章，欢迎向我投稿（满意稿酬和尊重署名）投稿请联系杨工微 信18610516616(微 信同号）。
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