ICEM CFD教程
ICEMCFD基础教程
ICEMCFD基础教程ICEMCFD是一款用于计算流体力学（CFD）建模和网格生成的软件。
它是一种强大的工具，可以帮助工程师们构建复杂的模型、生成高质量网格以及预处理CFD求解器所需的输入文件。
本文将为您提供一份ICEMCFD的基础教程，帮助您快速上手使用该软件。
首先，我们需要了解ICEMCFD的基本界面和常用工具。
打开ICEMCFD 后，您将看到一个由不同工具栏、菜单和视图窗口组成的界面。
菜单栏提供了各种命令和选项，工具栏可快速访问常用工具，视图窗口用于显示模型、网格和结果。
在学习ICEMCFD之前，建议先熟悉软件的界面和各种工具。
然后，我们将学习如何进行网格划分。
在CFD模拟中，网格的质量对结果的准确性和收敛性有重要影响。
ICEMCFD提供了多种网格划分算法和优化工具，可帮助您生成高质量的网格。
您可以使用“划分”菜单中的“体格网划分”选项对几何模型进行三维网格划分。
您可以选择划分算法、设置网格大小和边界条件等。
在划分完成后，您可以使用“检查网格”工具检查网格的质量，并进行必要的优化。
最后，我们将学习如何导出网格并准备CFD求解器所需的输入文件。
完成网格划分后，您可以使用“文件”菜单中的“导出”选项导出网格。
ICEM CFD支持多种网格格式，如ANSYS Fluent、OpenFOAM和CFX等。
选择适当的网格格式并指定输出文件路径后，即可导出网格。
您还可以使用“准备”菜单中的“CFD 前处理”选项设置物理属性、边界条件和初始条件等，并生成CFD求解器所需的输入文件。
本文只介绍了ICEMCFD的基础教程，您还可以进一步探索该软件的高级功能和应用。
ICEMCFD非常灵活和强大，适用于各种工程领域的CFD建模和网格生成。
通过深入学习和实践，您可以熟练使用ICEMCFD并在工程实践中取得优秀的结果。
ICEM CFD实例教程
目录 前言 .........................................................................................................................................................................1 1 ICEM CFD 概述 .........................................................................................................................................................2 1.1 ICEM CFD 简介 ............................................................................................................................................2 1.2 总体工作流程 .............................................................................................................................................2 1.3 ICEM CFD 的用户界面 ...............................................................................................................
1-ICEM cfd 基础教程
• 在目录树每一行上单击鼠标右键显示该项的选项
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
A1-20
目录树：对象名称集(Part)
• Parts (原来称“Families”)
– 是几何、网格和block（块）对象存放的位置，并予以 不同的名称
• 先进的网格编辑功能
• 不同求解器的设置
• 输出多达100多种求解器
• 强大的后处理能力
• 脚本语言功能（Replay) … and much more…
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
A1-5
支持广泛的CAD数据接口
• 集成于CAD环境中的直接接口 - 参数化网格
A1-11
ICEM CFD V10 界面 & 工具
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
A1-12
界面
主菜单 Utility Icons
数据输入区域 DEZ Help
撤消/重做 阴影/非阴影
功能 栏
图形界面
选择工具弹出框
显示控制树 9/9/05
消息框 ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277
A1-22
文件与目录结构
• 所有文件应存放在同一个项目名称的目录下
– 打开 一个项目建立一个目录 – 还需打开*.prj的项目文件
• 主要文件类型:
– Tetin (.tin)文件: 几何包括
• 几何实体和材料点 • 对象的归类Part • 全局和实体网格参数 • 该文件由AI.E或 Direct Cad Interface中生成
6-ICEM cfd 基础教程
#3
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Workshop #2
Inventory #002277
D5-204
块的坍塌变形
#1 #2
• Blocking > Merge Vertices • 单击右键取消选择 • 选择Collapse Blocks • 选择要坍塌的边，如图所示并且选择
在管两端的块 (34 和 37) • 中键确认
• 点击Modify X前的标记
• 在Vertices to Set处，选择在ELBOW 顶部的两个顶点，如图所示
• Apply
• 在 Ref. Location处选择OUTLET的顶 点 如图所示
• 在Vertices to Set处，选择在ELBOW 顶部的两个顶点，如图所示
• Apply
Workshop
• 关闭或是激活面的部分
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Workshop
Inventory #002277
D5-207
创建 O-Grid
#1 #2
Workshop
• 关闭 Pre-Mesh 显示 • Blocking > Split Block > Ogrid Block • 对于 Block(s)，从键盘上键入 ‘v’ 选择所有可见的块 • 对于 Face(s)， 选择管两端的面 • 设置Offset 为 0.6 单击 Apply • Blocking > Pre-Mesh Params • 接受默认的 Update Sizes 值并且单击 Apply • 显示网格并且重新计算
D6-21打开 Geometry > Surfaces
• 在模型树中的Parts处单 击右键 并且选择Create Part
ICEM CFD教程
ICEM CFD教程四面体网格⏹对于复杂外形，ICEM CFD Tetra具有如下优点：✓根据用户事先规定一些关键的点和曲线基于8叉树算法的网格生成，生成速度快，大约为1500 cells/second✓无需表面的三角形划分，直接生成体网格✓四面体网格能够合并到混合网格中，并实施平滑操作✓单独区域的粗化和细化✓ICEM CFD的CAD(CATIA V4, UG, ProE, IGES, and ParaSolid, etc)接口，保留有CAD几何模型的参数化描述，网格可以在修改过的几何模型上重新生成这是生成的燃烧室四面体网格，共有660万网格，生成时间约为50分钟⏹八叉树算法Tetra网格生成是基于如下的空间划分算法：这种算法需要的区域保证必要的网格密度，但是为了快速计算尽量采用大的单元。
1.在几何模型的曲线和表面上规定网格尺寸2.构造一个初始单元来包围整个几何模型3.单元被不断细分来达到最大网格尺寸（每个维的尺寸按照1/2分割，对于三维就是1/8）4.均一化网格来消除悬挂网格现象5.构造出最初的最大尺寸单元网格来包围整个模型6.节点调整以匹配几何模型形状7.剔除材料外的单元8.进一步细分单元以满足规定的网格尺寸要求9.通过节点的合并、移动、交换和删除进行网格平滑，节点大小位于最大和最小网格尺寸之间⏹ 非结构化网格的一般步骤1. 输入几何或者网格所有几何实体，包括曲线、表面和点都放在part 中。
通过part 用户可以迅速打开/关掉所有实体，用不同颜色区分，分配网格，应用不同的边界条件。
几何被收录到通用几何文件.tin 中，.tin 文件可以被ANSYS ICEM CFD’s 所有模块1.1输入几何体Import Geometry✓ 第三方接口文件：ParaSolid 、STEP 、IGES 、DWG 、GEMS 、ACIS …✓ 直接接口：Catia 、Unigraphics 、Pro/E 、SolidWorks 、I-deas… 几何变化网格可以直接随之变化导入几何体之后，ICEM 自动生成B-spline 曲线和曲面，并在预先规定的点上设置顶点。
ICEM_CFD基础入门教程操作界面中文
ICEM_CFD基础入门教程操作界面中文ICEM_CFD是一款常用的计算流体力学（CFD）前处理软件，它可以用来进行几何建模、网格生成以及网格质量改进等操作。
本教程将介绍ICEM_CFD软件的基础入门操作界面，并详细说明其主要功能和使用方法。
1.工作窗口：-图层窗口：用于管理不同的几何元素和网格单元。
可以将几何模型和网格分别分配到不同的图层中，便于管理和操作。
2.工具栏：-文件操作：包括新建、打开、保存和导出等文件操作。
-网格操作：包括网格划分、网格改进、网格质量检查和网格参数设置等操作。
-显示选项：可以选择显示几何模型、网格和图层等，方便用户对模型进行观察和分析。
-操作模式：设置不同的操作模式，如选择模式、移动模式、旋转模式和缩放模式等，方便用户进行几何模型和网格的操作和调整。
3.属性窗口：-几何模型属性：可以设置几何模型的名称、颜色和透明度等属性。
-网格生成属性：可以设置网格单元类型、边界条件和网格参数等属性。
-网格质量属性：可以设置网格质量检查和改进的参数和标准。
-显示属性：可以设置几何模型和网格的显示方式、颜色和透明度等属性。
4.建模流程：在ICEM_CFD中，进行建模和网格生成的一般流程如下：-导入CAD几何模型：可以通过导入现有的CAD几何模型文件，如STEP、IGES或者CATIA等文件格式，或者直接在ICEM_CFD中手动创建几何模型。
-网格划分：在几何模型的基础上进行网格划分，可以使用不同的网格划分算法和参数设置，生成合适的网格。
-网格改进：对生成的网格进行质量检查和改进，可以使用网格质量检查工具来查看和修复网格质量问题，并采用网格平滑和网格形变等操作来改进网格质量。
-边界条件设置：在网格上设置边界条件，包括流动边界条件、壁面边界条件和入出口边界条件等。
- 导出网格：将生成的网格导出为适用于CFD计算的文件格式，如ANSYS Fluent、OpenFOAM等格式。
通过上述步骤，可以完成几何建模和网格生成的基本操作和流程。
ICEM-CFD基础教程入门
• 对不完整的几何体有容错能力
2023/10/21
ICEMCFD/AI*Environment 5.0
9
特性: 六面体网格划分
• 强大的六面体网格生成能力 • 自顶向下或自底向上分块方法 • 复杂模型网格的快速生成 • 快速重复操作
– 弹性分块适合相似几何模型 – 对几何尺寸改变后的几何模型自动重划分网格
22
模型树
• 设定窗口显示的图形 • 包含5个主要项目; Geometry几何, Mesh网格,
Properties属性, Parts部分 and Subsets子集 • 单击模型树分枝上的眼镜图标控制可见与否
– 红 X 图标表示 这一分枝(包含所有子分枝) 不显示
– 整个眼镜图标表示这一分枝下所有可显示项均可见
率
• Tri (STL-like):
– 生成三角面面网格 – 没有内部点
2023/10/21
ICEMCFD/AI*Environment 5.0
11
特性: 混合网格
• 棱柱层
– 在四面体网格中提高边界层计算结果
• 六面体和四面体区域交界处采用棱锥体 网格
2023/10/21
ICEMCFD/AI*Environment 5.0
21
视图操作
1 使用键盘: H – 主视图
Shift X - +X视图 Shift Y - +Y视图
Shift Z - +Z视图
2 单击视图中坐标图标
3 View > View Control
例如: 单击 Y 轴 使Y 轴 垂直屏幕
保存视图
2023/10/21
ICEMCFD/AI*EnvironmenEMCFD/AI*Environment 5.0
ICEM_CFD_基础教程_C1-六面体网格
– Block 块
Vertex
Curve
Point Surfaces
Face
Material point/body Block
2013-9-14
ICEMCFD/AI*Environment 5.0
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
18
索引控制
所有块和顶点通过全局索引（index）表定义 – 初始块包含 i,j,k 索引， 并与全局直角坐标系 x,y,z,对齐 通过分割创建的子块维持这个方向
– O-grids 不符合这个方向, 因此每个 O-grid 创建一个新的索引方向(O3, O4, etc…)
– 顶点索引通过 Vertices -> Indices显示
2013-9-14
ICEMCFD/AI*Environment 5.0
8
分块过程 – 在几何体和块之间建立关联
关联块和几何体 – 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
2013-9-14
14
分块过程 – 观察网格
观察网格
– 可以在过程任何时期创建网格 – 网格有不同的投影方法 – 选择 Projection faces 可以完全描绘几何体 – 通过在模型树中打开 Part观察指定曲面的网格 – 使用 Scan planes 观察内部网格
No projection
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ICEM CFD教程四面体网格⏹对于复杂外形，ICEM CFD Tetra具有如下优点：✓根据用户事先规定一些关键的点和曲线基于8叉树算法的网格生成，生成速度快，大约为1500 cells/second✓无需表面的三角形划分，直接生成体网格✓四面体网格能够合并到混合网格中，并实施平滑操作✓单独区域的粗化和细化✓ICEM CFD的CAD(CATIA V4, UG, ProE, IGES, and ParaSolid, etc)接口，保留有CAD几何模型的参数化描述，网格可以在修改过的几何模型上重新生成这是生成的燃烧室四面体网格，共有660万网格，生成时间约为50分钟⏹八叉树算法Tetra网格生成是基于如下的空间划分算法：这种算法需要的区域保证必要的网格密度，但是为了快速计算尽量采用大的单元。
1.在几何模型的曲线和表面上规定网格尺寸2.构造一个初始单元来包围整个几何模型3.单元被不断细分来达到最大网格尺寸（每个维的尺寸按照1/2分割，对于三维就是1/8）4.均一化网格来消除悬挂网格现象5.构造出最初的最大尺寸单元网格来包围整个模型6.节点调整以匹配几何模型形状7.剔除材料外的单元8.进一步细分单元以满足规定的网格尺寸要求9.通过节点的合并、移动、交换和删除进行网格平滑，节点大小位于最大和最小网格尺寸之间⏹ 非结构化网格的一般步骤1. 输入几何或者网格所有几何实体，包括曲线、表面和点都放在part 中。
通过part 用户可以迅速打开/关掉所有实体，用不同颜色区分，分配网格，应用不同的边界条件。
几何被收录到通用几何文件.tin 中，.tin 文件可以被ANSYS ICEM CFD’s 所有模块1.1输入几何体Import Geometry✓ 第三方接口文件：ParaSolid 、STEP 、IGES 、DWG 、GEMS 、ACIS …✓ 直接接口：Catia 、Unigraphics 、Pro/E 、SolidWorks 、I-deas… 几何变化网格可以直接随之变化导入几何体之后，ICEM 自动生成B-spline 曲线和曲面，并在预先规定的点上设置顶点。
B-Spline 曲线允许Tetra 处理表面上的间断。
如果在表面的边界上没有定义曲线，Tetra 划分的三角形会自由的越过间断。
而预先规定的点会使得它认出曲线上尖锐的拐弯。
虽然在ICEM 的import geometry 中有UG 选项，但通常不会直接导入，因为需要连接UG 以及ICEM 的脚本程序。
UG 中的文件导入到ICEM CFD 中可以在UG 中另存为以下形式：Parasolid 、STL 、IGES 、STEP 、DWG 和CATIA V41.2输入三角形表面网格Import Mesh 对于三角形表面网格，关键点和曲线能够自动的被识别。
虽然Tetra 生成的网格上的节点不完全和原始的网格重合，但是它会符合模型的形状。
这对于从别的网格数据或者立体扫描数据中导入几何模型是很有用处的。
2** 生成和修改刻面 刻面—小面体：用三角形组成物体的表面形状Move to new curve：将分段的曲线移除，形成一个新的曲线；Move to existing curve:将分段的曲线移到另一条已经存在的曲线Convert from Bspline：将CAD表面转化成三角形表面数据，可以选择是否将旧的CAD表面删除；为了将三角形表面转化成Bspline曲面，Geometry > Create/Modify Surface > Merge/Reapproximate Surfaces.Coarsen surface:降低小面体表面三角形的数量，在降低数据量的时候特别有用Move to new surfaces：从选择的的三角形中创建一个新面Move to existing surface:将选择的三角形移到一个已经存在的表面Trim by screen:通过在屏幕上选点形成一个洞，并将这个洞从表面剪掉Repair surface：创建一个B面patch to小面体表面，patch的面会投影到小面体上，小面体被相应的patch面剪掉，并被patch面代替（这个上图中没有，V12.0中有）Creatcharater curve：在两个特征面之间用B面代替小面2.Repair Geometry主要目的：监测并且封闭相邻表面之间的间隙✓创建拓扑通过创建一些的curves and points建立表面与表面之间的联系，并判断几何体内的间隙以及洞的存在以及捕捉几何的关键特征。
如果曲线在几何公差之内，这些曲线将会合并为一条，并以特定的颜色显现。
注意这些曲线和点为网格的限制条件，强制网格节点沿着曲线布置。
黄色自由曲线（边仅与一个面相连）×红色双边double edge curves（边与两个面相连）√蓝色三边multiple edge curves（边与三个面相连）√绿色unattaced curves（未与任一表面相连）×Curves和surfaces是一套，edges和faces是一套丢失入口面这个例子不能用close holes和remove holes，可以进行补面，在入口处重新插入一个面。
Tolerance按模型给定的单元进行定义。
控制两个surfaces的相近性。
两个表面之间不是完全接触的，ICEM自动用curve1投影到edge1，curve2投影到edge2。
如果curve1和curve2之间的gap小于tolerance，这两条curves将会merge在一起。
否则，生成黄色的线。
Filter points和filter curves有些曲线被过滤掉仅保留特征曲线Single curve cleanup如果curves距离小于single edge tolerance，那么curves将会merge.这对一些包括小特征的模型尤其重要，必须保证tolerance小于特征的尺度。
Split surface at T-connectionsT连接形式的表面采用公共边进行分割与修剪。
画网格时，网格也沿着公共边。
Join edge curves根据所定义的角度讲小curves融合为一条曲线。
Use local tolerance当局部小特征小于几何拓扑公差的时候，小特征将会被融合掉。
适用于几何特征尺度相差特别大的几何体。
Close holes创建一个新的表面来封闭洞。
封闭洞的必要条件就是曲线必须封闭。
Remove holesFeature detect bolt holes检测表面上的小孔，并调整其周围的网格2*恢复隐匿的实体，（通常在做repair时，会过滤掉一些去线和点，被过滤的曲线和点在做网格时是不被考虑的，这里可以将他们恢复，作为网格划分工具的约束）3.定义family如果families还未定义，那么首先需要对几何模型的不同区域分类以创建family。
最初整个几何模型被设置为一个family，名称为GEOM或者PART_1在CFD计算中所需要定义边界条件的表面必须定义成单独的family/part.在display tree的part中右键可以对family进行编辑4.创建体所创建的体就是将要被四面体网格所填充的区域，结构化网格可以不创建体，因为是根据块划分网格；非结构化网格必须定义体体区域创建的两种方法：1.定义材料点2.通过拓扑结构5. 全局网格参数设置整个几何的网格算法，进行全局控制全局网格尺寸Global element scale factor：用这个因子乘其它参数可以得到实际网格的尺寸，控制全局（体、面、线）例子：输入最大网格大小为4个单位，scale factor=3.5，那么实际最大单元尺寸为4*3.5=14个单位长度Display:勾选这一项，在几何体上会出现scale factor大小的网格，有个定性的判断Max element:控制模型中的最大尺寸。
最大网格尺寸不会超过Max element乘以scale factor，ICEM中的推荐值为2的整数次幂，与八叉树算法相关。
如果Max element设置为0，则ICEM自动开启Automatic sizing。
Automatic sizing暂时设置一个最大的网格尺寸，与表面网格尺寸进行比较。
如果没有进行表面尺寸网格设置，Automatic sizing将最大网格尺寸设置为0.025*几何边框尺寸；如果有进行表面网格尺寸的设置，Automatic sizing将最大网格尺寸定位表面网格上的最大尺寸。
如果用户设置的网格尺寸太大>=0.1*边界框，ICEM会提示设定的网格尺寸过大，不能代表几何体，并询问是否采用autosizing。
Display:勾选这一项，在几何体上会出现最大网格尺寸的大小：勾选这一选项，网格会根据曲线曲率自动调整，这就导致在平板表面的网格要比高曲率处的网格大。
网格计算的时候会最大限度的满足refinement和elements in gap的设置，但最终要受到min size limit的限制Min size limit：设置模型的最小网格Elements in gap：必须为正整数，在间隙之间用指定个数的网格进行代替Refinement：用指定的网格数去代替一个圆Ignore wall thickness：当模型中存在薄壁时，Elements in gap可能会过分细化薄壁处的网格，这使得总体网格数量显著增加。
勾选Ignore wall thickness后在壁面处生成较大的网格，降低总体网格数量，但会导致不均匀性而降低网格质量，可以用Define thin cuts来进行处理。
Ignore wall thickness option disabled Ignore wall thickness option enled壳/面网格用于：薄板实体模型；2D截面分析；作为体网格输入条件；CFD表面网格ICEM能快速生成表面网格（三角形/四边形）不论3d还是2d生成网格的算法Patch Dependent特点：●基于几何曲面的边界线（对于壳/面网格只有patch dependent才能生成边界层网格—ICEM参考书）●该方法能够捕捉到曲线的细节，并生成高质量的以四边形为主的表面网格由表面或曲线（必须由拓扑结构生成），并且考虑到内部洞以及曲线生成多个loops，相邻的loop共享节点选项设置：Ignore size：如果小表面两条曲线之间的距离小于该值，那么会被loop合并掉Respect line elements：以已有的网格边界为基础，新生成的网格与已有的网格共享节点Respect line elements enable Respect line elements disableProtect given line elements：保持原有小于忽略尺寸的线单元Smooth boundaries：网格完成后光顺边界，可能不遵守原来在线上的节点设置Force mapping：如果边界为近似四边形，则会强制在边界附近处产生结构化网格以提高网格质量，默认值为0，对于混合网格推荐值为0.2Adapt mesh interior：允许表面内部大的网格尺度过渡修复：Try harder：●Levels(0-3)尝试创建网格●0-不再尝试，失败的表面输出然后放入子集●1-简单的三角化几何表面，转化为要求的类型●2-和1一样，但隐藏的曲线被激活●3-运行八叉树算法Improvement level●Levels(0-3)提高网格质量●0-Laplace光顺●1-STL三角形模式，转换到四边形●2-三角形转到四边形，并切割坏的四边形●3-允许节点沿着边界移动Patch Independent●稳健的八叉树算法，四面体网格填充几何，只保留面网格●善于对付残破的面，忽略小的特征，缝隙和孔●节点和边不用必须对齐面上的曲线，ICEM会假设曲线不存在Autoblock●自动创建每个面的block，blocks之间结构化连接，网格一致●善于生成投影网格，网格贴近几何表面●网格参数设置与曲线和曲面上Shrinkwrap包裹面●能够忽略大的特征，缝隙和孔●创建面网格最快的方法●不能识别尖锐特征●对于复杂几何的快速近似处理的方法●不推荐用于薄板实体模型Delauney●允许网格尺寸过渡，从表面到内部逐渐粗化●仅对三角形网格有效网格算法的总体设置网格算法在面设置处的局部设置网格类型●All tri：全部三角形●Quads w/one tri：几乎都是四边形除了每个面上都有一个三角形；单个三角形允许在不均匀的loop边界上过渡；四边形划分失败时采用三角形●Quad Dominant：允许几个过渡的三角形，当划分复杂几何纯四边形网格质量不好时，非常有用●All quad：全部四边形体网格参数1.tetra/mixed适用于：不想花太多时间处理几何；不想花太多时间细化面网格；不想花太多时间修补简化几何特点：●首先生成独立于几何模型的体网格，之后网格节点映射到模型表面、线和点上，同时产生表面网格●网格与几何表面的构成不关联，因为不是表面上所有的点都需要捕捉，一些隐藏的线/点或过滤掉的线/点（类似于patch independent）选项设置：Run as batch process：批处理模式产生网格，运行tetra网格器，产生未切割区域；运行cutter(刀具)，从材料点处实现填充，并且产生切割工具；运行光顺求解器；运行粗化求解器Fast transition：在计算网格时，允许由精细的网格迅速转变到粗网格，这降低了总网格数目，节省了时间和内存Edge criterion：指定四面体网格切割到的程度。