体网格生成示例
hypermesh六面体网格划分指导 含实例
1. 网格划分1.1 Hypermesh 中六面体网格划分的功能介绍•六面体网格划分的工具主要有：•Drag•Spin•Line drag•element offset•solid map•其中solid map集成了部分其它功能；1.1.1：drag 面板此面板的功能是在二维网格接触上沿着一个线性路径挤压拉伸而形成三维实体单元。
要求：1）有初始的二维网格；2）截面保持不变：相同尺寸，相同曲率和空间中的相同方向；3）线性路径。
1.1.2：spin 面板-1-此面板的功能是在二维网格基础上沿着一个旋转轴旋转一定角度形成三维实体单元。
要求：1）有初始的二维网格；2）界面保持不变；3）圆形路径；4）不能使用在没有中心孔的实体部件上。
1.1.3：line drag 面板此面板的功能上在二维网格的基础上沿着一条线拉伸成三维实体单元。
要求：1）初始的二维网格；2）截面保持不变；3）有一条定义的曲线或直线路径。
1.1.4：element offset 面板此面板的功能是在二维网格的基础上沿着法线方向偏置挤压形成三维实体单元。
要求：1）初始的二维网格；2）截面可以是非平面的；-2--3-3） 常厚度或者近似常厚度。
1.1.5：soild map 面板此面板的功能是在二维网格基础上，首先挤压网格，然后将挤压的网格映射到一个由几何要素定义的实体中，从而形成三维实体单元。
1.2 drag 面板网格划分指导导入几何，drag 实体之前必须先生成2D 网格，如下图拉伸的距离定义方向需要拉伸的层数Drag后的几何模型，如下图1.3 spin 网格划分指导导入几何，spin实体之前必须先生成2D网格，如下图旋转角度旋转拉伸的层数-4-N1、N2、N3来定义旋转方向，B点是旋转中心Spin拉伸后的网格，见下图1.4 line drag 网格划分指导导入几何，line drag实体之前必须先生成2D网格，如下图-5-line drag的方法和drag、spin类似，画出了网格只会沿着line的路径，和几何没关系，见下图-6--7-1.5 element offset 网格划分指导element offset 后的网格见下图本体2D 网格偏置的层数偏置的厚度此处的surf 几乎不用1.6 soild map 网格划分指导基于体进行六面体网格划分，需要先进行体的分割，然后使用solid map/one volume命令进行划分，同时需要布置面网格。
ICEM自动体网格生成
• 自动创建三维网格单元填充空间
– 一般为 “非结构”
• 主要为 四面体网格
– 全三维分析
• 二维分析不能真实模拟
– 内/外流动模拟 – 结构化实体建模 – 热应力 – 更多内容!
• 标准流程
– 从几何开始 • Octree tetra（八叉树四面体–）从已存在的网格开始
– Robust（鲁棒性） – Walk over features
Prescribed size
Training Manual
Min size limit
Cells in Gap = 5
– Parts – Surfaces – Curves
Training Manual
1/10/2007 © 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-7
设定网格尺寸足 够了
在曲率变化段网 格自动细分
1/10/2007 © 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-13
ANSYS v11.0
曲率自适应
ANSYS v11.0
使用点和线特征
• 引入几何模型
Training Manual
• 曲线和点包括 • 网格参数在面和线上设置
捕捉了网格细节
• 不包括点和线 • 仅在表面设定网格大小
1/10/2007 © 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ICEM自动体网格生成
Training Manual
Min size limit
Refinement = 12
1/10/2007 © 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-14
11.0 New Features
自动体网格划分
1/10/2007 © 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary
Inventory #002382 1-1
ANSYS v11.0
体网格划分
• 自动创建三维网格单元填充空间
– 一般为 “非结构”
• 主要为 四面体网格
– 全三维分析
• 二维分析不能真实模拟
– 内/外流动模拟 – 结构化实体建模 – 热应力 – 更多内容!
• 标准流程
– 从几何开始 • Octree tetra（八叉树四面体–）从已存在的网格开始
– Robust（鲁棒性） – Walk over features
• 八叉树四面体网格对几何的需求
Training Manual
需要封闭的几何模型
Build Diagnostic Topology
几何修复工具能快速 找到问题并予以解决
查找丢失的面
查找洞和缝隙
四面体能忽略小于当地网格尺寸的缝隙
推荐捕捉几何的特征线和点
推荐定义区域的材料点
对于简单的几何，四面体网格生成器能够自动生成
• 加密
– 沿圆上布置的网格数量 – 避免网格细分达到global
Ansys 第七节 ICEM实例-棱柱体网格自动生成
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-13
平滑光顺 四面体/棱柱体 网格
平滑光顺 四面体/棱柱体 网格
– 首先只平滑 tets 和 tris（四面体/三角形） • 设置 PENTA_6 为 Freeze • 此时的要点是不要试图更改棱柱层结构
– 一旦tetra和tri单元足够的平滑, 则平滑所有单元 – 设置 PENTA_6 为 Smooth – 减低 Up to quality 值，以免过度扭曲棱柱体网格单元
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-14
切割棱柱体网格层
切割棱柱体网格层
– 如果需要许多棱柱体网格层, 这种方法更具鲁 棒性 – 通常更快 – 建立 “fat” layers，然后在编 辑网格时切割它们。
– Edit Mesh > Split Mesh > Split Prisms
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C4-10
高级选项 – Max Height Over Base
Max height over base – 限制棱柱体网格的纵横比 – 在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱柱层停止生长
– 棱柱层的数目在局部区域无法保证 – 在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格
高级选项-Part Control
New volume part
– 指定新的part存放棱柱单元或者从已有的面或 体网格part中选择
Side part
– 存放侧面网格的part
Top part
– 存放最后一层棱柱顶部三角形面单元
Ansys 第六节 ICEM实例-四面体网格生成
注: 如果不设定其中一些参 数，Automatic Tetra sizing 可能会自动设定
注: 这同样可以通过设定所 有的表面及曲线参数为0来 实现
#3
9/9/05
#4 ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C3-2
全局网格尺寸Global Mesh Size
#2
9/9/05 ANSYS ICEMCFD V10 Inventory #002277 C3-4
剖面视图Cutplane
剖面视图
– – – 鼠标右击模型树Mesh ，激活Cut plane 调节 Fraction Value 为 0.875 并显示视 图 激活 Volumes 体网格可见
Workshop
– – – – – – –
#4
#5
#6
根据这些设定，只要最小尺寸大于1，用至少12个单元描述任何孔hole特征，用3 个单元跨越缝隙gap
#7
9/9/05
ANSYS ICEMCFD V10
Inventory #002277 C3-3
四面体网格划分
#1
Workshop
#2
基于几何划分四面体网格
– –
删除密度盒 Density Boxes (if any)
– 鼠标右击模型树的 Densities 分枝，Delete Densities，选择所有
去除所有表面及曲线上的参数
– – – Mesh -> Set Meshing Params by Parts 设定所有参数为 0; (zero = off) Apply and Dismiss
#3
Mesh -> Volume Meshing -> Tetra -> From geometry Press Apply 选择Yes to run with autosizing File -> Save Project as -> ValveNatural
对圆柱体网格划分的一些经验总结
对圆柱体网格划分的一些经验总结最近一段时间在做锥形分离器内流场的研究。
在对其流场进行数值模拟的过程中，在Gambit中试验了一些关于圆柱体的网格划分方法，并将其导入Fluent 中进行了计算进行了对比。
在此将个人的一些经验体会与大伙分享。
刚开始划分网格的时候，我天真地认为圆柱体是非常容易划分网格的。
但是这折腾了几天后，才发现，圆柱体要得到网格质量好的网格并不容易。
经过试验，我总结出了三种划分圆柱体网格的方法。
现在一个直径D=300，高度为1000的圆柱体为例进行网格的划分。
此圆柱体是直接按照center模式生成体。
方法一：在二维坐标系下建立一个长1000，宽150的长方形，对此长方形进行网格划分，并设定一条长边为对称轴（注意，采用轴对称模型时，Fluent默认X 轴为对称轴）。
再将此网格导入Fluent中采用轴对称模型进行计算。
此方法优点是：能够划分出高质量的结构性网格，并能在圆柱体的不同部位根据流动情况控制网格的尺寸和长宽比；能够很容易的在近壁面处加入边界层；即使网格尺寸比较小，网格数量也可以得到控制。
缺点：二维轴对称模型决定了Fluent中计算结果都是关于轴对称的，并且Fluent中二维轴对称模型如何将二维网格转化为三维网格计算的机理不太清楚，对其计算结果的正确性不好评估。
方法二：在三维坐标系下建立圆柱体。
先在Geometry>volume>Create Real cylinder中以Center形式生成一个直径为300，高度为1000的圆柱体。
对其中一个圆面的圆周划分网格节点，取点的间距interval size为10。
然后再对这个圆周面划分elements为Quad，Type为Pave的网格，网格大小interval size 取10。
（需要注意的是，在划分圆周网格节点的时候，选择的interval size 要使得相应interval count为偶数，否则没有办法生成Pave面网格）。
9第九讲 结构网格生成方法
10
1、控制方程的变换
1）、导数的变换
对于一阶偏导数，根据链式求导法则，有
∂φ ∂φ ∂φ ξx + ηx = ∂x ∂ξ ∂η
∂φ ∂φ ∂φ = ξy + ηy ∂y ∂ξ ∂η
对于二阶偏导数，有
∂ 2φ ∂ ∂φ ∂φ ( = ξ + ηx ) x ∂x 2 ∂x ∂ξ ∂η ∂φ ∂φ ∂ ∂φ ∂ ∂φ = ξ xx + η xx + ξ x ( ) + η x ( ) ∂ξ ∂η ∂x ∂ξ ∂x ∂η ∂φ ∂φ ∂ 2φ ∂ 2φ ∂ 2φ ∂ 2φ ξ xx + η xx + ξ x [ 2 ξ x + ηx ] +ηx[ ξx + 2 ηx ] = ∂ξ ∂η ∂ξ ∂ξ∂η ∂ξ∂η ∂η ∂φ ∂φ ∂ 2φ ∂ 2φ ∂ 2φ 2 ξ xx + η xx + 2 (ξ x ) + 2 ξ xη x + 2 (η x ) 2 = ∂ξ ∂η ∂ξ ∂ξ∂η ∂η
微分方程变换 同样推导 不好离散 其中 若物理平面边界点确定如下：
30
离散方程 其中
31
（*）
其中
当物理平面求解域边界的网格点坐标已经确定时，（*）式是 封闭的，可以解出xi, j, yi, j。由于（ * ）式是一个非线性方程 (主要是ai,j)，我们只能用迭代法求解：
32
首先给定边界网格坐标（已知量） ，并给
∇ 2ξ = P ∇ 2η = 0
P = − a ⋅ sgn(η − ηj ) ⋅ e
j =1
25
−d η −ηj
a = 200 d = 0.3
Δξ = 1 Δη = 1
gambit简介及例子
导入
可以导入多种不同格式的文件
导出
可以导出多种不同格式的文件
Edit菜单
Edit Title（修改题头）
题头在打印的时候会被显示出来
Edit File（修改文件）
能够运行编辑器
Edit Parameters（修改参数）
能够定义，修改参数
常用面工具栏能方便的生成常用 面形状，并指定其所在的平面
合并
相减
选中retain，表示保留该操作面 相交
对齐
平移
旋转
对齐
对于将实体移动、对齐到指定位置非常方便
分割面 可利用面，边，点 等来分割面
用B分割A
生成两个面
用A分割B 相互分割 （bidirectional）
生成两个面
生成三个面 Retain，选中表示保留分割面 Connected，选中表示将生成 面进行连接，也就是面与面相交 处只有一个边，如果要保证流域 的贯通性需要选择该项
分割边，常用于布置不均匀的边节点 按照
用鼠标选取点 已存在的点
合并边，常用于存在很多碎边的情况
选中表示删除低一级的拓扑结构——点
面工具：
移动/复制面 分割/合并面 创建面 常用面 布尔运算 连接/断开面 修改颜色/标注 虚面转化成实面 查询面的信息 删除
利用线框组成面：所有的面都必须相连并处于一个循环中
gambit基本操作和功能模块介绍
主菜单
操作工具栏
控制工具栏
信息显示区
解释区
File菜单 新建、打开、保存、另存为
格式为dbs文件
打印图片
可以打印图片或者输出图片文件 格式可为PostScript, BMP, TIF等
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体网格生成示例
以生成f6外流场体网格为例讲述生成体网格的过程，整个过程包括几何导入、网格尺寸设置、表面网格生成、构建外包围盒、生成体网格、查看内部网格和边界条件设置。
1 导入几何
在菜单栏中，选择“文件”> “添加文件…”> “添加几何文件…”，弹出选择几何文件对话框。
可以添加的几何文件类型有IGES、STEP、SA T、FLI和GM2(3)格式文件，其中前三种为标准数据交换格式，后两种为本软件自有几何文件格式。
在本示例中，我们导入IGES格式几何文件，文件导入后会弹出图1所示对话框用于设置全局容差。
图1 容差设置对话框
如图2所示为导入到软件中的f6外形，图3所示为几何外形的三视图。
几何导入后，我们可以查看几何信息。
在菜单栏中，通过“窗口”> “拓扑信息”，可以查看几何外形包含的曲线数目、曲面数目和区域数目；通过“窗口”> “尺寸信息”，可以查看几何外形尺寸值。
通过工具栏上的“选择”下拉列表，我们可以使用鼠标左键点击选取几何元
素，选中某一几何元素后，会在信息输出窗口显示选取的几何元素信息。
图2 f6外形
在功能操作面板上，可以通过“快速设置视点”选择多种视图查看几何；也可以通过对象视图控制，设置可视的几何元素。
另外，点击“高级控制”按钮，在弹出“可视化控制”对话框中，我们可以控制特定类型和特定编号的几何元素的显示和隐藏。
在视图模式下，我们可以通过鼠标控制，实现对几何外形的旋转、放缩和平移等操作。
鼠标左键、中键和右键的功能分别为平移、旋转和放缩。
图3 几何外形三视图
2 网格尺寸设置
我们可以通过指定曲线离散段数、设置背景网格和网格源等方式实现对网格尺寸的控制。
三维项目中背景网格需要设置的唯一参数是“全局尺寸”，在“功能操作面板”的“网格”选项卡中的“密度控制”中进行设置，通过设置背景网格得到的网格尺寸是均匀的。
当需要控制网格局部尺寸时，我们可以采用网格源的方式，网格源包括点源、线源和面源。
二维点源是两个同心圆，三维点源是两个同心球，线源和面源分别有两个点源和三个点源组成。
设置网格源需要设置的参数有：内径、外径和网格尺寸值（如图4所示），此外，在创建网格源过程中，点源需要选择1个几何点，
线源需要选择2个几何点，面源要选择3个几何点。
图4 网格源设置
在导入的几何中不包含有几何点，而创建网格源需要几何点。
为此，我们可以使用软件中的几何分解功能，在“功能操作面板”的“几何”选项卡中的“高级操作”展开设置框中可以看到该功能按钮（即“分解”）。
对曲线进行分解可以在曲线的型值点处创建几何点，如图5所示为曲线分解得到的几何点，图中的红色点表示几何点。
2.1分解曲线
分解曲线过程的操作步骤为：在工具栏的“选择”下拉列表中选择“曲线”，用鼠标左键点击选取需要分解的曲线，单击“分解”按钮。
图5曲线分解得到几何点
2.2 设置网格源
通过“网格”> “密度控制”，将“密度控制选项”设为“网格源”，如图6，将“源类型”设为“线源”。
设置好线源内径、外径和尺寸值后，选择2个几何点，如图7所示，单击“创建”按钮即可创建线源，如图8所示。
图6 线源设置
图7 选择几何点
图8 生成好的一条线源
为了便于查看已创建的网格源，软件中提供了网格源可视化功能，如图9所示。
按照同样方式可创建其他的网格源，如图10所示为创建好的所有网格源，包含点源和线源。
图9 网格源可视化设置面板
图10 设置好的所有网格源
3 生成表面网格
设置好网格源后，设置背景网格的全局尺寸为8（如图11所示），接下来我们可以生成曲面网格了。
在“功能控制面板”的“网格”选项卡，点击“曲面网
格”展开曲面网格生成面板。
在“面列表”中选择“show_face selected”，表示选择当前可视的所有曲面，在“使用方法”中选择“间接AFT法”，单击“生成”按钮即可生成开始生成表面网格。
表面网格生成过程中，会在信息输出框中实时输出已离散的曲面。
图11 背景网格全局尺寸设为8
图12所示为生成好的表面网格，可以看到在网格在有网格源的地方比较密，如图13所示为机翼处和发动机仓附近网格的局部放大图。
图12 f6曲面网格
（a）机翼附近网格
（b）发动机仓附近网格图13 表面网格局部放大图
4 建立外流场包围盒
我们通过“几何模板”为f6建立一个长方体包围盒，包围盒左下角和右上角坐标分别为（-8000,-6000,-4000）和（8000,6000,4000）。
“几何模板”位于“功能操作面板”的“几何”选项卡，在创建包围盒时需要勾选下方的3个复选框。
图14 创建f6外包围盒
图15 几何组设置
包围盒创建后，需要将f6外部、包围盒内部空间创建为一个区域，方法为：在工具栏的“创建”下拉列表中选择“区域”，此时软件自动切换到建模状态，在菜单栏上选择“窗口”> “几何组设置”，弹出“几何组设置”对话框（如图15所示），点开右边列表中的“曲面”，用鼠标选择列表中的所有曲面并单击右键，区域即创建成功，可以点击左边列表中的“区域”展开区域列表，查看区域是否创建成功。
图16 f6外包围盒
5 体网格生成
将背景网格全局尺寸设为600，并按照第3节中介绍的方式生成外包围盒的表面网格，注意：若表面已被离散则该表面不会重新离散。
在“网格”选项卡中，点击“体网格”，选择刚创建的f6外流场区域（domain 3），选择离散方法为“Delaunay法”，点击“生成”，体网格开始生成，等待体网格生成完成。
图18所示为生成完毕的体网格。
在菜单栏中，选择“窗口”> “拓扑信息”可以查看生成的网格信息（如图19所示）。
图17 体网格生成设置面板
图18 体网格生成完毕
图19 网格信息
6 查看内部网格
通过软件提供的网格剖切功能，我们可以查看区域内部体网格。
首先在“功能视图面板”的视图选项卡的“对象视图控制”中点击“几何”按钮使之处于弹起状态（如图20所示），这是所有几何元素处于隐藏状态。
图20 设置几何隐藏
点击“功能视图面板”视图选项卡上的“高级控制”按钮，弹出“可视化控制”对话框（如图21所示），按照图21的设置，可以查看位于y轴（-200,200）区间的网格（如图22（a）所示），综合使用多种剖切工具可以得到图22（b）所
示的内部网格剖切视图。
图21 网格剖切设置
（a）网格剖切视图
（b）网格剖切视图
图22 内部网格剖切视图
7 边界条件设置
设置如下边界条件（括号前字符表示边界条件名称，括号里数字表示曲面编号）：
inlet (74)
outlet (72)
lateral(69、70、71、73)
wall （f6表面，即剩余所有曲面）
边界条件设置方法：在菜单栏上选择“窗口”> “边界条件”，弹出“边界条件”设置对话框。
首先添加边界名称，如图23所示，随后将曲面设置为相应
的边界类型，设置好的边界类型会在最右边列表中显示出来（如图23所示）。
图23 添加好的边界名称
图24 设置好的边界条件
8 导出CGNS格式文件
CGNS是标准的数据交换格式，包含网格和边界条件等信息，在菜单栏中选择“文件”> “输出”> “网格”> “文件.cgns”，弹出图25所示对话框，在“文件路径”输入框中设置导出CGNS文件的路径，其余选项按照默认设置，点击“确认”按钮即可。
图25 输出cgns文件设置框
附：说明
本文档为浙江大学工程与科学计算中心自研网格生成软件的使用说明文档的部分内容，如有疑问请与我们联系。
E-MAIL: xiaozf@。