大连理工大学FLUENT-ICEM网格划分原理
ICEM网格划分原理
ICEM网格划分原理ICEM（Icem CFD）是一种用于流体力学计算的网格生成软件，广泛应用于航空航天、汽车、能源、船舶等领域。
ICEM网格划分原理主要包括松劲网格划分、结构化网格划分和非结构化网格划分三个部分。
下面将详细介绍这些原理。
1.松劲网格划分：松劲网格划分顾名思义是指网格的单元格可以灵活地重新排列和处理。
通常用于处理比较复杂的几何形状。
计算机先将几何形状映射到一个参数空间中，然后网格划分软件根据给定的规则生成初始网格。
网格可以通过细化和简化单元格来调整，以适应不同的模拟需求。
优点是可以对复杂几何形状进行灵活处理，但由于网格的复杂性，计算效率较低。
2.结构化网格划分：结构化网格划分是指网格按照一定的规律排列，形成规则的矩形或立方体结构。
这种网格划分方法适用于较简单的几何形状，如长方体或柱体。
结构化网格划分的原理是先将几何形状划分为一定数量的网格单元，然后再根据需求进行细分或剖分，以满足数值计算的精度要求。
结构化网格划分的优点是计算效率高，但对于复杂几何形状的处理能力有限。
3.非结构化网格划分：非结构化网格划分是指网格以不规则的三角形、四面体或多边形等形式排列，适用于包含复杂流动特性的几何形状。
非结构化网格划分的原理是先根据几何形状创建一个初始网格，然后利用边界层法、代数生成法、移动网格法等技术对网格单元进行优化和调整，以满足数值计算的要求。
非结构化网格划分的优点是适用范围广，可以处理复杂的几何形状和边界条件，但计算效率相对较低。
除了以上三种基本的网格划分方法，ICEM还提供了一系列的划分技术和工具，如自适应网格划分、边界层自动生成、网格加密等。
自适应网格划分是指在计算过程中根据流动场的变化，动态地调整网格分辨率和密度，以获得更准确的计算结果。
边界层自动生成是指根据流动特性和模拟条件自动生成边界层，以精确模拟边界层流动。
网格加密则是通过增加网格单元数量来提高计算精度，适用于需要高精度模拟的流动问题。
Fluent-ICEM六面体以及块网格划分原理及介绍详解
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
D1-26
3D Pipe Junction 指南
Finish 3D Pipe Workshop, Capture the Rod and Add O-Block
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
D1-13
边参数
Spacing 2 = 1.0
Side 2
Ratio 2 = 1.5
Ratio 1 = 1.5
17 划分法 则
箭头指明 side 1 和 side 2
Side 1
Spacing 1 = 1.0
Side 1 箭头底部
Inventory #002277
D1-20
创建O-Grids – 缺省 O-Grid
为 O-grid选择块
– 可以通过visible（可视）, all（全部）, part, around face（环绕面）, around edge（环绕边）, around vertex（环绕点）, 2 corner method（对角点）选择
O-grid C-grid L-grid
– 当块必须位于曲线或曲面上时减少歪斜
没有 O-grid
O-grid
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
D1-19
绕体O-网格
解决环绕固体区域的边界层问题而不必增加网格点数目
在对象外围创建O-grid
9/9/05
大连理工大学FLUENT-ICEM网格划分原理
通用的前处理软件 输出结构与非结构网格
几何实体
ICEM
网格
Autodyn Ls_dyna Ansys ……
Autodyn
Ls_dyna
......
......
DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
数值仿真
属性参量 本构关系，状态方程，失效模式 动量守恒，质量守恒，能量守恒 ......
时间离散化:时变偏微分方程->定常偏微分方程 有限差分法 有限元法 空间离散化 : 定常偏微分方程 代数方程组 有限体积法 ......
：一一映射
y=f(x)
一一映射：即是满射又是单射；
点线面的关联 线上节点分布规则
原像 1. 几何实体 2. 反应特征的 块 规则 像 4设置节点 生成网格
3点线关联
几何拓扑
DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
构造方法 自下而上:块的堆积 块:劈分/合并;删除;拉伸 | 综合运用
(主要操作对象) |(辅助操作对象) .................................................................................. 自上而下:块的切+除 实体:简化 旋转;对称;平移 O grid ; C grid ; L grid 线:劈分;关联 面:劈分/合并;
ICEM网格划分参数总结(仅可参考,不具备一般性)
ICEM网格划分参数总结(仅可参考，不具备一般性)一、ICEM CFD网格划分1、模型特征长度1353mm，模型最窄边0.22mm，球体计算域半径28000mm2、各部分参数如下：勾选Prism的Parts就是飞机的机身、圆角、细小的面。
Far的球体，其尺寸等于全局网格尺寸。
Fluid 是body指示网格生成位置。
依照图中所示参数所生成的网格部分信息：Total elements : 3560021、Total nodes : 12304013、依照上述参数生成网格，在窄边处网格还存在质量较差的部分，数量不是特别巨大，这一部分网格主要集中在机翼、尾翼的后边缘处。
如下图。
二、Fluent求解1、General：Pressure-Based，Absolute Velocity Formulation，Time steady2、Models：开启能量方程、k-e-RNG湍流模型3、Materials：选择理想气体4、边界条件：将球体计算域far设置为压力远场，马赫数0.75，根据需要调整了风速方向(目前仅尝试了alpha=-5~15、beta=-25，21组实验)，温度设定223K。
operating condition中operating pressure设定为26412Pa5、参考值：compute from 球体计算域。
参考面积设置为机翼迎风面积0.20762m^2(参考面积这一部分不知道对不对)6、Solution methods：coupled7、Solution controls：库朗数设置为68、初始化：Hybrid Initialization目前对飞机模型进行了修改，根据上述参数重新划分网格，再次调整风速方向进行了2次计算，还能够收敛。
fluent命令介绍、网格划分、参数使用
第一章Fluent 软件的介绍fluent 软件的组成：软件功能介绍：GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak专用的热控分析CFD 软件软件安装步骤：step 1: 首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，提问设定密码等，可忽略或随便填写。
step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；step 4：安装完之后，把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x为安装的盘符）；step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 6: 从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。
注：安装可能出现的几个问题：1.出错信息“unable find/open license.dat"，第三步没执行；2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作文件时，进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件删除即可；3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:\usersa） win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；b） xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:\users,重起检查。
ICEM网格划法的学习总结
ICEM网格划法的学习总结1、ICEM学习ICEM的模型树按照几何、块、网格，局部坐标和part 几部分来显示。
在几何中点线面与块中的点线面叫法不同。
如下图所示：Body 在非结构化网格生成过程中，用于定义封闭的面构成的体，定义不同区域的网格。
Part是对几何与块的详细定义。
Part中既可以包含几何，又可以包含块。
可以点、线面、块、网格，但是一条线只存在于一个part中。
网格单元类型：1.网格生成方法： 1、AutoBlock2、Patch Dependent3、Patch Independent壳、面生成网格的过程：与颜色问题：导入ICEM中的模型首先要进行模型修复。
导入到ICEM 中的几何模型要可能会出现三种颜色curve，红颜色的正常，黄色的为不连续的，蓝色的为重复的。
黄色的是单个面的边界，红色的是两个面的交界线，蓝色的是三个/三个以上面相交的交线。
黄线表示出现了洞，可能是面丢失了，造成蓝线的原因是有面体重叠了，你得删除多余的面体。
黄色的线表有孔或缝隙。
绿色的线直接删除。
白色的边和顶点：这些边位于不同的材料体间，它们和被关联的顶点将被映射到这些材料体中最贴近的CAD表面，而且这些边上的顶点只能在表面内移动。
蓝色的边和顶点：这些边位于体内部。
它们的顶点也是蓝色的，可以在选择之前沿边拖拽。
绿色的边和顶点：这些边和关联的顶点是映射到曲线的，这些顶点只能在它所映射的曲线上移动。
红色的顶点：这些顶点是映射到指定的点的。
导入的模型必须是封闭的面，线是红色的。
自动生成翼型的网格。
将同一空间位置的重复节点消除，只保留一个节点，一般与“Verify”配合使用，这种方法可通过任何FEM定义、几何定义和组等实现。
缺省情况下，在经过消除重复节点而保留了唯一节点的位置，会用一个小红圆来表示。
在消除节点后，被消除节点原来所具有的与其它对象的关系转移到保留节点上，保留节点代替了被消除节点的作用。
“Equivalence”对组的影响是这样的，假如原来有两个节点node1和node2重合存在于一点处，但两个节点分别属于两个组group1和group2，经过“Equivalence”处理，node2将被消除，只保留node1，则node1既属于group1，又属于group2。
fluent命令介绍、网格划分、参数使用
第一章Fluent 软件的介绍fluent 软件的组成：软件功能介绍：GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak专用的热控分析CFD 软件软件安装步骤：step 1: 首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，提问设定密码等，可忽略或随便填写。
step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；step 4：安装完之后，把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x为安装的盘符）；step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；step 6: 从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。
注：安装可能出现的几个问题：1.出错信息“unable find/open license.dat"，第三步没执行；2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作文件时，进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件删除即可；3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:\usersa） win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；b） xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:\users,重起检查。
Fluent-ICEM六面体以及块网格划分原理及介绍详解
D1-9
分块过程 – 在几何体和块之间建立关联
关联块到几何体 – 通常在边和曲线建立关联 – 在最后的网格中, 边将投影到这些曲 线 – 在模型树中右击 Edges -> Show association 显示关联箭头
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
ICEM CFD/AI*Environment V10
六面体网格划分
六面体网格划分步骤 – 自顶向下/ 由底向上
不依赖几何形状创建块（block）结构 – “自顶向下” 拓扑创建
• 用户将是雕塑家而不是砖瓦匠 • 一步创建高级拓扑结构(O-grid)
O-grid
– “自底向上” 拓扑创建
• 创建块过程将是像砖瓦匠一样逐层创建
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
D1-12
分块过程 – 设置网格尺寸
设置网格尺寸 – 通过设置曲面和曲线网格尺寸快 速定义六面体网格尺寸
– 或设置edge-by-edge 细化调整
– 自动 copy to parallel edges （复制到平行边）
Material point/body Block
9/9/05 ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
D1-4
分块过程 – 全部过程
构建能够捕捉几何的块结构
– 自顶向下 • 分割及舍弃无用的块 – 自底向上
• 通过拉伸、创建、复制创建块
在块和几何之间建立关联 – 通常为边与曲线之间建立关联 在几何体上移动块顶点 – 自动和手动方法 指定网格尺寸 – 通过设置曲面和曲线网格尺寸可快速设定 – 设置边尺寸分布可细化调整 观察网格并检查/提高质量 输出网格
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FLUENT-ICEM 网格划分原理
2014.12.19
报 告 人： 指导教师： 方向：
数值仿真
原理：构造块，关联实体与块的点线面，实现块节点的一一映射。
构造块：把实体划分 成能反应实体特征的基 本块的组合。
网格拓扑：关联块与实 体的点线 面，把对基本 块划分的网格节点投影到 实体中。（相对空间位置（节 点）的一一映射。）
基本块
2D:四边形块 3D:六面体块
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认识界面
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修 非构 非
改 结造 结
几 构块 构
何网
网
格
格
划
修
分
补
几何显示控制
块显示控制
part显示控 制
非结 结构 构网 网格 格输 输出 出
点、线的关联
映射
原始建块方法
原理示例_球
L-grid方法
M1 M2
原始方法
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网格察看方法：
Premesh->
cut plane/scan plane
❖Compute Mesh-Surface Mesh Only（可 更改划分方法），检查网格质量Edit Mesh-Display Mesh ； Quality
四种方法划分的网格
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❖ 边线用组合直线段模拟 ❖ 表面用组合平面区域模拟 ❖ 实体用网格单元填充
❖ 几何离散化的实质:确定网格节点的空间分布 ❖ 网格节点实质：一次（线性）插值点
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y=f(x)
原像
点线面的关联 线上节点分布规则
规则
像
1. 几何实体
2. 反应特征的 块
3点线关联 几何拓扑
4设置节点 生成网格
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原理示例_2D 正三角形
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建块
×
关联
设置 节点数
× L-grid
原理示例_球壳
M1 构造块 M2 关联点、线
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ANSYS ICEM CFD
y/j z/k 结构网格
x/i
基于块 能以非结构的形式输出
1. 几何实体
2. 反应特征的 块
基本划分步骤
3点线关联
4设置节点 生成网格
5.网格后处理
认识结构网格
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Part Mesh Setup : 局部参数设定 Surface Mesh Setup : 面参数设定 Curve Mesh Setup : 线参数设定
Patch Independent : 忽略小特征 ShrinkWrap :自动化消除特征 Delanney(beta) : 从表面到内部逐渐粗化 AutoBlock : 2D正交,网格贴近几何表面
有限差分法
空间离散化
有限元法 有限体积法
:
定常偏微分方程
代数方程组
......
环境
物质 能量 信息
开放 系统
数学建模
解析解 数值解
属性性质
+ 作用机理
数学描述 （微分方程组）
离散化
+ 求解显示
实践是检验别真理的唯一标准
分析结果
+ 修正
整体非线性—>离散，局部应用线性模拟
主流空间离散化：划分网格
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映射
映射
原理示例_圆柱
O-grid 建块方法
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建块
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安心+耐心
块
实体
映射
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块 Block
点/Vertex 直边/Edge 平面/Face
几何体视角控制
块的索引控制
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ANSYS ICEM CFD
非结构网格
（Mesh）
划分步骤
设置参数 选择方法 自动划分 大多需网格修补
简介
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Solidworks AutoCAD ProE UG ……
通用的前处理软件 输出结构与非结构网格
几何实体
ICEM
网格察看
不合适的块造成低 质量的的扁平网格
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构造方法 自下而上:块的堆积 块:劈分/合并;删除;拉伸| 实体:简化
综合运用
旋转;对称;平移
增加插值元素
O grid;C grid; L grid
点:劈分/合并;移动;关联| 增加辅助点
线:劈分;关联
| 增加辅助线
面:劈分/合并;
| 增加辅助面
详细操作流程
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CSuPurrofviaenct/e曲曲/ 点面线Ge实om体etry
减少输出的块 (主要操作对象)
|(辅助操作对象)
自上而下:块的切+除..................................................................................
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All Quad
四边形边界层
All Tri
Quad w/one Tri
Quad Dominant
非结构体网格操作步骤
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DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY DALIAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
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：一一映射
❖ 一一映射：即是满射又是单射；
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网格
Autodyn Ls_dyna Ansys ……
Autodyn
......
Ls_dyna
......
ICEM两大类网格划分方法
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