三维实体造型方法对CFD计算影晌的研究
cfd方法
cfd方法CFD方法。
CFD（Computational Fluid Dynamics）方法是一种利用计算机对流体流动进行数值模拟和分析的方法。
它可以模拟和预测流体在各种复杂条件下的运动规律，广泛应用于航空航天、汽车工程、能源领域、环境工程等各个领域。
本文将介绍CFD方法的基本原理、应用领域以及发展趋势。
CFD方法的基本原理是基于流体力学和数值计算方法，通过对流体运动的基本方程进行离散化和数值求解，得到流场的数值解。
在CFD模拟中，流体被划分为无数个小单元，通过对每个单元的运动状态进行计算，最终得到整个流场的运动规律。
通过CFD方法，可以模拟出流体的速度场、压力场、温度场等重要参数，为工程设计和优化提供重要参考。
CFD方法在航空航天领域有着广泛的应用。
在飞机设计中，通过CFD方法可以模拟飞机的气动性能，优化机翼、机身等部件的设计，提高飞行效率和安全性。
在火箭发动机设计中，CFD方法可以模拟燃烧室内的流动情况，优化燃烧过程，提高发动机的推进效率。
同时，CFD方法也可以模拟飞行器在大气层内的飞行过程，为飞行器的控制和稳定提供重要参考。
汽车工程是CFD方法的另一个重要应用领域。
通过CFD方法，可以模拟汽车在高速行驶时的空气动力学特性，优化车身外形和气动套件设计，降低空气阻力，提高燃油经济性。
此外，CFD方法还可以模拟汽车发动机内部的燃烧过程和冷却系统的热管理，为发动机的性能和可靠性提供支持。
能源领域也是CFD方法的重要应用领域之一。
通过CFD方法，可以模拟火电厂和核电厂的燃烧过程和热力循环过程，优化锅炉和汽轮机的设计，提高能源转化效率。
同时，CFD方法还可以模拟风力发电机的叶片气动特性，优化叶片设计，提高风能利用率。
环境工程是CFD方法的另一个重要应用领域。
通过CFD方法，可以模拟大气和水体的流动、传热和污染扩散过程，为环境污染防治和环境风险评估提供重要支持。
此外，CFD方法还可以模拟城市建筑和交通系统的热环境和空气质量，为城市规划和设计提供科学依据。
建筑结构风压三维非定常分析的并行数值模拟研究的开题报告
建筑结构风压三维非定常分析的并行数值模拟研究的开题报告一、课题背景和研究意义建筑结构是指承受和传递其自重、附加荷载和地震力等作用下的内力和变形的构造系统。
建筑结构设计中需考虑建筑物所处环境的风压、地震等自然力因素。
其中，风压是建筑结构设计中重要的自然力因素之一，风压的突变及顺风压力的瞬态作用是导致建筑结构破坏的主要原因之一。
因此，对建筑结构的风压进行三维非定常分析具有重要的理论和实践意义。
建筑结构风压三维非定常分析的研究可以应用于建筑结构设计的初步计算和优化，减少工程施工和材料资源的浪费，提高建筑结构的安全性和可靠性。
此外，建筑结构风压三维非定常分析研究还可以应用于建筑物结构的改善和更新，以提高建筑物的抗风能力和使用寿命。
二、研究目的和内容本研究旨在基于计算流体力学（CFD）方法，开展建筑结构风压三维非定常分析的并行数值模拟研究，以实现对建筑结构抗风性能的科学评估。
具体研究内容包括：（1）建立建筑结构风压三维非定常分析的数学和物理模型；（2）基于CFD方法对建筑结构风压进行数值模拟研究；（3）设计并行计算算法和程序，实现海量数据的快速计算和处理；（4）进行建筑结构风压三维非定常仿真试验，重点研究与建筑物结构响应相关的因素。
三、研究方法开展建筑结构风压三维非定常分析的并行数值模拟研究，将采用以下研究方法：（1）数值模拟方法：采用CFD方法，建立建筑结构风压三维非定常模型，并利用商用CFD软件 Fluent 简化模型，优化网格，进行数值模拟研究。
（2）并行计算方法：采用MPI并行计算算法，将模拟和计算过程并行化，提高计算效率，缩短计算时间。
（3）仿真试验方法：通过控制风压的大小、方向和颗粒物的密度等因素，进行建筑结构风压三维非定常仿真试验，并记录试验结果。
四、研究预期效果采用CFD方法进行建筑结构风压三维非定常分析的数值模拟研究，可以有效地预测风压的影响，为建筑结构设计提供科学依据。
通过并行数值计算方法，可以优化计算速度，提高计算效率。
《基于正交试验法的对旋轴流风机CFD数值模拟分析》范文
《基于正交试验法的对旋轴流风机CFD数值模拟分析》篇一一、引言随着计算流体动力学（CFD）技术的不断发展，其在工业领域的应用越来越广泛。
对旋轴流风机作为流体输送和能量转换的重要设备，其性能的优化和改进对于提高系统效率和节能减排具有重要意义。
本文基于正交试验法，利用CFD数值模拟技术，对某型号对旋轴流风机进行了深入研究，旨在为实际工程应用提供理论支持和指导。
二、研究方法1. 模型构建本研究采用专业的三维建模软件构建了精确的对旋轴流风机模型。
该模型充分考虑了风机的几何特征和流场特性，为后续的CFD数值模拟提供了基础。
2. 正交试验法正交试验法是一种高效、快速的试验设计方法。
本研究根据对旋轴流风机的设计参数和性能指标，设计了正交试验方案。
通过改变风机的叶片角度、转速等参数，实现了多组不同工况下的模拟分析。
3. CFD数值模拟利用CFD软件，对正交试验方案中的各组工况进行了数值模拟。
通过求解流体动力学方程，得到了各工况下的流场分布、压力分布、速度场等关键信息。
三、结果分析1. 流场分析通过对各工况下的流场进行数值模拟，发现流场分布受叶片角度、转速等因素的影响较大。
在优化后的工况下，流场分布更加均匀，有效减少了流动损失。
2. 压力分析通过对压力场的数值模拟，发现压力分布在不同的工况下有所差异。
在优化后的工况下，风机的进出口压力差增大，有利于提高风机的输送能力。
3. 性能指标分析通过对各工况下的性能指标进行对比分析，发现优化后的工况在保证较低能耗的同时，具有较高的风量、风压等性能指标。
这表明正交试验法和CFD数值模拟技术在优化对旋轴流风机性能方面具有显著效果。
四、结论本研究基于正交试验法，利用CFD数值模拟技术，对某型号对旋轴流风机进行了深入研究。
通过多组不同工况下的模拟分析，发现优化后的工况具有更高的性能指标和更低的能耗。
这为实际工程应用中优化对旋轴流风机的设计和运行提供了理论支持和指导。
同时，本研究还为其他类似设备的优化设计提供了借鉴和参考。
1、涡轮增压器流动模拟方法综述
涡轮增压器的流动模拟方法综述摘要：本文分析了目前国际与国内通用的流动模拟一一罗列并大致分析了各方法的原理，有采用实体造型软件建立了涡轮增压器机内部流动模型和流动网络模型；常用的方法：数值计算方法、流畅模拟压力场与速度场，还有通流计算平台<轮通流模型），以及利用Fluent6.3流体分析软件模拟了增压器压气机总成三维粘性定常流动特性，分析了压气机内部流动情况，并在此基础上队涡轮增压器压气机进行了噪声的分析，为涡轮增压器的流动模拟方法作了总结，使之在设计和应用上有了理论依据。
关键词：涡轮增压器流动模拟流场一、前言什么是增压器？简单地说，它就相当于一个鼓风机，将更多新鲜空气压入发动机的燃烧室，改善燃烧效率，从而在不改变发动机工作容积的情况下提高动力输出。
叶尖间隙泄漏流动是叶轮机转子流动中最普遍和最具影响的流动过程之一, 由于多种原因, 伴随着旋涡运动的叶尖泄漏流动对叶轮机的性能产生不利的影响, 其中包括: 泄漏流动以及产生的旋涡对通道造成的堵塞、下游流动非定常性( 在相对坐标系内> 、复杂的叶片热传递及产生的二次流造成的气动热力损失等。
文献【1】中指出, 涡轮中三分之一以上的损失由叶尖间隙泄漏流引起, 而降低损失、提高效率一直是涡轮部件必须解决的重要问题。
因此研究涡轮叶尖间隙流动结构、涡轮叶尖间隙流动损失机理以及控制减小间隙泄漏流动损失等一直是涡轮叶尖间隙研究的主要课题。
此文所总结的流动模拟方法对包括间隙在内的涡轮三维粘性流场进行了详细的计算分析。
二、研究对象针对涡轮平面叶栅叶尖间隙流场和涡轮级转子叶片叶尖间隙流场, 应用数值模拟方法计算分析了不同间隙大小和不同间隙形式下的涡轮流场结构以及涡轮流动损失。
其中, 涡轮级转子叶片叶尖间隙形式包括余高间隙、间隙有冷气入射等形式。
通过文献【2】中给出了所计算叶片的几何参数, 包括叶片的弦长、叶高、栅距和转折角等。
可以综合分析叶型I和叶型II叶型III之间的关系。
基于cfd与风洞实验的缩比风力机三维效应修正公式效果分析
CL,3D = CL.2D+
1 2π
1.6(c/r) 0.126 7
·
1 1
− +
(c/r) (c/r)
1 Λ 1 Λ
R r
R r
− 1 ∆CL
（3）
CD,3D = CD,2D
1 2π
ห้องสมุดไป่ตู้
1.6(c/r) 0.126 7
·
+ 1
1
− +
(c/r) (c/r)
1 2Λ 1 2Λ
R r
R r
− 1 ∆CD
（4）
式 中 ： R 为 转 子 半 径 ， m； CD,3D为 三 维 流 动 下 叶 片 周 截 面 翼 型 阻 力 系 数 ；CD,2D为 风 洞 实 验 二 维 翼 型阻力系数；∆CD 为无粘状态翼型阻力系数 CD,inv 与CD,2D 之差；u 为来流速度，m/s。
第 53 卷 第 2 期 2020 年 2 月
中国电力
ELECTRIC POWER
Vol. 53, No. 2 Feb. 2020
基于 CFD 与风洞实验的缩比风力机三维 效应修正公式效果分析
许小明1，袁志强1，李庆煜1，颜顺林1，黄宸武1，杨科2
(1. 宜春学院 物理科学与工程技术学院，江西 宜春 336000；2. 中国科学院工程热物理研究所，北京 100190)
摘 要：以 NREL Phase VI 及其缩比风力机为研究对象，结合三维 CFD 数值模拟与二维翼型风洞实验，在 低雷诺数下对 Snel、Lindenburg、Du & Selig 和 Chaviaropoulos & Hansen 4 种三维效应修正公式的修正效果进行 了 比 较 分 析 ， 结 果 显 示 修 正 效 果 各 不 相 同 ， 修 正 值 普 遍 大 于 真 实 值 ， 综 合 比 较 表 明 Du & Selig效 果 最 佳 ，且 Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen 依次变差。修正效果与叶片尺度相关性从小到大的次序：在尖速 比 λ=5.39 时整个叶展区域为 Snel、Chaviaropoulos & Hansen、Lindenburg、Du & Selig；在 λ=8.00 时的整个叶展 区域和 λ=10.00 时的叶中、叶片外侧区域均为 Du & Selig、Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen；λ=10.00 时的叶根区域为 Lindenburg、Snel、Chaviaropoulos & Hansen、Du & Selig。 关键词：风力机；叶片；三维效应；修正公式 DOI： 10.11930/j.issn.1004-9649.201812136
cfd仿真过程的主要步骤
cfd仿真过程的主要步骤CFD（Computational Fluid Dynamics）仿真是一种通过计算流体的数值模拟方法来研究流体力学问题的技术。
它能够精确地预测流体的物理行为，并在实际应用中发挥重要作用。
本文将介绍CFD仿真过程的主要步骤，以帮助读者了解该技术的基本原理和应用。
第一步：建立几何模型CFD仿真的第一步是建立几何模型。
在进行仿真前，需要收集实际问题的相关数据，并据此创建一个三维几何模型。
这可以通过计算机辅助设计（CAD）软件或其他三维建模软件完成。
建立几何模型时需要考虑问题的尺寸、形状和边界条件等因素。
第二步：离散网格生成离散化是CFD仿真的关键步骤之一。
在此步骤中，需要将连续流体域分割成离散网格。
这些网格通常是由简单的几何形状（如立方体或六面体）构成的。
离散网格的精度和分辨率将直接影响到仿真结果的准确性。
第三步：物理建模与边界条件设定在进行CFD仿真之前，需要选择适当的物理模型和设定边界条件。
物理模型可以是基于连续介质力学的Navier-Stokes方程，也可以是基于稀薄气体动力学的Boltzmann方程等。
边界条件包括入口和出口条件、壁面条件、对称条件等。
物理建模和边界条件的选择将决定仿真的结果和准确性。
第四步：数值求解在CFD仿真中，需要使用数值方法对所选的物理模型进行求解。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。
这些方法将选择的物理模型转化为离散形式的数值模型，并使用迭代算法来求解流体问题。
第五步：边界条件调整和预处理在进行数值求解之前，通常需要对网格进行预处理，以提高计算效率和准确性。
此外，边界条件和物理模型也需要进行调整和验证，以确保仿真结果的合理性。
第六步：数值模拟和结果分析在对CFD仿真进行数值求解之后，可以开始进行数值模拟和结果分析。
通过对仿真结果的可视化和定量分析，可以了解流体的流动特性、压力分布、速度场等信息。
这对于解决实际问题、优化设计和改进工艺具有重要意义。
发动机CAD_CFD设计技术_师石金
2004142发动机CAD/CFD 设计技术师石金 王 志 王建昕(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084)[摘要] 阐述了CAD/CF D 技术在发动机设计开发中的重要性,并对CF D 求解步骤及CAD/CFD 的设计方法进行了描述。
给出了CA D/CF D 技术在电喷汽油机进气歧管设计和柴油机螺旋气道设计的应用效果。
叙词:发动机,CAD,CFD,优化设计CA D/CFD T echnologies for Internal Combustion EnginesShuai Shijin,Wang Zhi &W ang JianxinT singhua University,S tate Key L aboratory of Au tomotiv e S af ety and E nergy,Beij ing 100084[Abstract] T his paper illustrates the importance of Com puter Aided Design (CAD)and Computational Fluid Dy namics(CFD)technologies in the developoment of Internal Combustion Eng ines.The solution process ofCFD and the design method using CAD/CFD are described.The applications of CAD/CFD to the designs of the intake manifold of an EFI gasoline eng ine and the spiral inlet duct of diesel eng ine are also presented.It concludes that com mercial CAD/CFD softw are has high simulation accuracy and can be used as an assistant tool for engine design.Keywords:Internal combustion engine,C AD,C FD,Optimum design原稿收到日期为2003年9月16日,修改稿收到日期为2003年12月10日。
三维 cfd 剪切流动 经典案例
经典的3D CFD剪流箱类似流体动力学的摇滚巨星——是流过平板！
这个著名的场景就像CFD模型的最终测试，有点像把法拉利通过它
的脚步在赛道上。
想象一下：随着水流沿着板块移动，一个边界层开
始在表面形成，类似于蛋糕上的霜冻。
这层越来越厚，就像寒冷的冬
季夜晚的一层毯子一样，都面对板块附近的流体和自由流引起的不同
速度造成的剪切力。
这基本上是自然力量之间的炫耀！而使用CFD
技术来研究这就像偷看高额扑克牌游戏一样——你永远不知道什么惊
喜会冒出来！
当在3D CFD中模拟平板上的流量时，确保捕捉到边界层的发展以及
与之并存的剪切力是极为重要的。
你必须保证模拟覆盖了所有三个维
度的全区域，这样就可以看到流的所有细节。
不要忘记流水模型的形成，当它预测流水会如何运行时，这是个大问题。
还需要在入口，出口，以及平板块表面设置合适的条件。
当然，关键是要用现实世界的
实验来修正你的CFD结果，以确保一切的准确性。
模拟平板上的3D CFD剪辑流是测试和改进我们在三个维度中理解和模拟剪辑流的技术
的绝佳方法。
3D CFD剪切在平板上流动的典型案例是流体动力学领域的一个既定基准。
这个案例为利用和认证CFD技术模拟剪切流在三个维度上的进行提供了宝贵的机会。
通过准确捕捉边界层的演化，并准确描绘剪切力，CFD模拟可以对剪切流的复杂性质产生洞察力。
剪流行为的精确预测在各种工程应用中具有深远影响，包括空气动力学，热传导和化学处
理。
研究平板上的3D CFD剪流在截肢流体动力学领域具有重大意义，配合我们提高科技能力。
基于CFD方法的电控旋翼气动特性建模与验证王超
基于CFD方法的电控旋翼气动特性建模与验证王超基于计算流体力学（CFD）方法的电控旋翼气动特性建模与验证是一项重要的研究工作。
本文将从理论建模、计算方法和实验验证三个方面对这一问题进行综述。
首先，理论建模是进行电控旋翼气动特性研究的基础。
电控旋翼系统由电气控制系统和旋翼系统两部分组成，因此在建模时需要同时考虑这两部分的特性。
电气控制系统可以通过控制算法来实现旋翼的飞行姿态和动力控制，旋翼系统的飞行特性则可以通过气动力学方程来描述。
理论建模的关键是能够准确地描述旋翼系统和电气控制系统之间的相互作用，其中包括旋翼受电气控制系统作用的变化，以及电气控制系统对旋翼系统稳定性和飞行性能的影响。
其次，计算方法是进行电控旋翼气动特性研究的重要工具。
CFD方法是一种通过数值计算方法模拟流体流动的技术，该方法可以对复杂的三维气动流场进行准确的数值模拟。
对于电控旋翼系统而言，CFD方法可以用来获得旋翼表面的气动力和力矩，以及旋翼产生的涡旋结构。
通过将CFD 计算结果与实验数据进行比较，可以验证模型的准确性，并进一步优化模型。
最后，实验验证是对电控旋翼气动特性模型进行验证的重要手段。
实验验证可以通过搭建电控旋翼系统原型，获取旋翼系统在不同工况下的气动数据。
通过与理论建模和CFD计算结果进行对比，可以评估模型的准确性，并提出改进和优化建议。
此外，实验验证也可以用于研究其他与电控旋翼气动特性相关的问题，比如旋翼-机体的气动相互作用等。
综上所述，基于CFD方法的电控旋翼气动特性建模与验证是一项重要的研究工作。
通过理论建模、计算方法和实验验证的综合研究，可以得到准确的电控旋翼气动特性模型，并为电控旋翼系统的设计和控制提供有力支持和指导。
CFD在计算船舶螺旋桨敞水性能中的应用研究
现代制造工程2010年第4期试验研究CF D在计算船舶螺旋桨敞水性能中的应用研究3刘丹,陈凤馨(南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009)摘要:对流场中螺旋桨的敞水性能进行研究。
利用Pr o/E软件对螺旋桨进行三维建模,通过剖面坐标转换绘出桨叶的剖面型线,利用创建实体功能得到螺旋桨实体模型。
用CF D软件对螺旋桨在不同进速系数下的推力系数、转矩系数以及推进效率进行模拟,并且对三种湍流模型的计算结果进行比较分析。
对采用Fluent软件计算螺旋桨敞水性能的过程进行详细介绍,并给出敞水性能曲线的计算结果。
与试验结果的比较分析表明,数值模拟的结果可以满足工程应用要求。
关键词:CF D软件;螺旋桨;敞水性能;三维建模中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1671—3133(2010)04—0018—04Appli ca ti on research of CFD about ca lcul a ti on ofpropeller open wa ter performanceL IU Dan,CHE N Feng2xin(Nanjing University of Technol ogy,Nanjing210009,China)Abstract:Studied the open water perfor mance of p r opeller in the fl ow fields.Three2di m ensi onal model was built for p r opeller by the Pr o/E,the p r ofile line of blade is described based on coordinate transfor mati on,in additi on,by using the entity functi on,the s olid model of p r opeller was created.Under different advance coefficients,the thrust coefficient,t orque coefficient and p r opulsive efficiency of the p r opeller have been si m ulated by the CF D.The calculati on results of the three turbulent models were analyzed.The detail p r ocess of using Fluent t o calculate the open water perfor mance of p r opeller was intr oduced,thr ough which the open water perf or mance curve was p r ovided.A comparis on bet w een the analysis results and the experi m ental results showed that the nu merical si m ulati ons can be used for engineering app licati on.Key words:CF D;p r opeller;open water perf or mance;three2di m ensi onal model0 引言螺旋桨设计的主要问题是在满足螺旋桨吸收轴功率、拉力和转速的前提下,力求使螺旋桨的质量小,效率高,噪声小,并保证具有一定的结构安全余度。
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三维实体造型方法对CFD计算影晌的研究
作者：马玥珺赵记涛杨玉敏
1 引言
蜗壳是水力机械的重要过流部件之一，其性能直接影响到水力机械整机的性能。为了减少
蜗壳内部的水力损失以提高水力机械的效率，国内外许多专家学者对水力机械蜗壳内部流
动进行了大量的研究。其内部流动的研究方法一般可分为三种：理论分析、实验研究、数
值计算。
随着计算机技术与计算流体力学的发展，CFD(计算流体力学)计算在许多领域都得到了广
泛的应用。CFD计算的求解过程一般为：1)三维实体建模；2)计算网格的生成；3)流动问
题的离散求解；4)计算结果的分析与评价。目前，CFD计算研究的重点在于对计算方法或
数学模型方程的改进，以提高计算的稳定性、精度及计算效率。但值得注意的是，蜗壳内
部的CFD分析是建立在精确的实体模型和良好质量的网格模型基础之上的，而网格模型的
基础也是实体模型，由此可见，三维实体模型在CFD分析中的作用是不容忽视的。许多三
维造型软件(如MDT、Pro/E等)为蜗壳的实体建模提供了良好的方法，通过造型均能生成
满足流动要求的光滑实体模型。但是应用不同软件提供的造型方法或同一软件提供的不同
造型方法生成同一蜗壳的实体模型在划分网格时，采用相同的网格类型与网格间距，生成
的网格的数目及质量存在很大的差别。
本文以参数化的三维造型软件Pro/E为造型环境，采用Pro/E提供的零件模块和曲面造型
模块的三维造型功能及实体转换特征，对同一蜗壳进行三维实体造型，并将生成的蜗壳实
体导入网格生成软件Gambit2.0，进行网格划分，再将网格模型导入Fluent6.0检查网格质
量。通过对不同方法生成的蜗壳实体模型的计算网格进行对比分析，揭示了蜗壳实体模型
不同生成方法对CFD计算网格具有一定影响，并初步分析了该影响产生的原因及对CFD
计算的影响。为提高CFD计算网格的质量、计算稳定性、精度及计算效率提供了参考。
2 基于Pro/E的不同造型方法的蜗壳实体建立
2.1 蜗壳造型的一般几何思想
众所周知，水力机械蜗壳可分为两部分，分别是蜗形体与扩散管。其中，蜗形体的结构是
流道渐扩的对数螺旋形，其空间结构相对来说不规则，因此，在三维造型上存在一定困难。
通过对蜗壳空间结构的分析可以得到其蜗形体部分造型的一般几何思想：将螺旋部分沿径
向取若干断面，断面取得越多则生成的实体模型越精确，然后对各断面之间作光滑的过渡，
形成整个的空间实体。扩散管部分亦是如此。
这两部分造型的几何思想原理图如图1。
图1 蜗壳绘形原理
2.2 不同造型方法对同一蜗壳的实体模型建立
Pro/E环境下，采用混合扫描特征与边界混合特征建立蜗壳内部流动实体模型。选用型号
为IB65-40-200单级单吸离心泵的蜗壳为造型实例，其断面形式为梯形。
1) 混合扫描特征对蜗壳实体的建立
混合扫描是零件模块提供的高级建模方法，是混合与扫描的组合。其特征是两个或两个以
上的截面沿着用户自定义的轨迹拉伸为实体。在对蜗壳三维造型时，选择蜗壳的基圆为扫
描的轨迹，截面选择蜗壳平面图中的八个断面，值得注意的是混合扫描有三种类型，选择
垂直于原始轨迹。实施混合扫描后建立的实体模型如图2(a)。
2) 边界混合对蜗壳实体的建立
仅边界混合特征操作是不能建立实体模型的，还需要对边界混合建立的一族曲面进行合并
曲面和实体化面组，才能得到实体。边界混合是通过定义曲面的外边界来建立一个特征曲
面，特征曲面可以通过在一个或两个方向上选择参照图元来定义。合并与实体化面组是
Pro/E提供的实体化转换功能。
在建立实体模型时，首先应在三维坐标系下建立蜗壳断面图与边界，边界可取基圆或蜗壳
平面图的螺旋线，可选其中一个也可都选。实施边界混合后，进行合并和实体化面组，最
终得到蜗壳实体如图2(b)。
图2 蜗壳实体图
3 计算网格对比及原因分析
3.1 计算网格的生成
计算网格是CFD模型的几何表达式，也是数值模拟和分析的载体，网格的质量对CFD计
算精度和计算效率有重要的影响。由于网格生成及网格质量在CFD分析中的重要作用以及
网格生成的复杂性，所以出现了许多商业化的专业网格生成软件，如GAMBIT、TGRID、
GEOMESH、PREBFC等。本文采用GAMBIT2.0软件，它所生成的网格可供多种CFD
程序或商用CFD软件使用。
将不同方法建立的蜗壳实体模型导人Gambit2.0，进行网格划分，采用相同的网格类型与
相同的网格间距，进行网格生成。对网格生成完毕的模型设定边界条件与区域类型，生成
网格模型。导入FLUENT6.O进行网格质量检查。
具体的网格类型和网格间距以及网格划分的结果见表l，网格检查的结果见表2。
3.2 结果对比分析
从图2可知，对于IB65-40-200用的蜗壳应用混合扫描建立的蜗壳实体模型与应用边界混
合后实体转化建立的实体模型，在外观效果上是没有差别的，且实体模型均光滑；从表l
和表2中可知，在采用相同的网格类型与与网格间距的情况下，两个实体模型所生成的网
格数目、面数、节点数存在很大的差别，这就说明不同的造型方法对生成的网格数目有一
定影响；而且在FLUENT6.0环境下初步处理网格所移动的网格数目的差别来看，不同的
造型方法对生成网格的质量也有很大影响。由于网格数目、节点数目、网格质量、占用内
存等存在着差别，从而也影响了后续CFD计算求解的稳定性、精度、计算效率等，同时也
造成对计算机的软硬件的配置要求不同。
总之，蜗壳实体模型的生成方法对CFD计算网格的影响颇大，说明蜗壳三维造型在其内部
CFD分析中的作用是不容忽视的。进一步分析可知，实体模型影响到蜗壳整个内部CFD
分析过程。
3.3 产生差别的原因分析
经初步分析。并结合计算机图形学和计算机辅助几何设计学的知识可知，造成网格出现巨
大差别的原因主要是系统对模型信息的记录不同。描述三维物体的信息可分为几何信息和
拓扑信息。几何信息是用以确定物体每个分量在欧氏空间的几何位置(如点坐标)和描述(如
平面．曲面描述)；拓扑信息是用来确定几何元素的数目及相互间的连接关系的。而造成模
型信息不同的具体原因有两种：1)计算图形学的基本造型原理不同造成的信息差别；2)在
基本造型原理相同的前提下，输入模型参数不同造成的差别。下面分别结合蜗壳的造型情
况作简要的说明。
1) 在计算机图形学中，基本的三维造型方法有垂直或平行扫掠造型、旋转扫掠造型、布尔
运算造型、曲面造型等。在蜗壳三维建模时，采用的混合扫描技术是垂直扫掠造型的扩展
类型，略有不同的是二者几何信息的算法不同，其它的处理方法均一样。对于边界混合应
属于曲面造型。由于基本造型方法的生成算法和对模型的输入参数不同，于是生成的模型
几何信息和拓扑信息也不同，从而导致生成模型的控制点、面、环等不同，最终造成计算
网格的差异。
2) 相同的造型原理。其基本生成算法是相同的，但是实际的造型过程中，用户对模型的输
入参数输入不同，造成模型的几何与拓扑信息的不同。比如对蜗壳造型的边界混合特征，
由于其控制边界用户选择不同，或选择的个数不同，其生成的模型亦是不同的。在采用混
合边界造型时．应用一条边界和三条边界分别造型。导入GAMBIT后，检查生成模型的面
数和网格数目，利用三条边界生成的模型的面数要远远少于利用一条边界生成的模型，网
格数目亦是如此。
由上述产生的原因可以知道，在进行蜗壳的三维造型时。应慎重选择造型方法。
4 结论
1) 采用不同的造型方法建立同一蜗壳的实体模型，分别划分网格，并进行网格检查，最后
比较其结果可知，生成实体模型的造型方法对CFD计算网格的生成是有影响的，即不同的
造型方法生成的实体模型对CFD计算网格是有影响的。
2) 本文初步分析了蜗壳实体模型对CFD计算网格影响的产生原因，为提高蜗壳实体模型
的建模精度提供了参考，同时也为提高蜗壳内部CFD分析的计算稳定性、计算精度、计算
效率，降低运行环境的软硬件要求等提供了参考。
3) 本文虽然仅分析了蜗壳实体模型对CFD分析的影响，但也反映出其他流动或传热传质
模拟问题中，实体模型对计算网格及后续计算求解影响的普遍性。针对该影响产生的原因，
在CFD分析之初，对所分析的三维实体造型方法予以充分的认识，认真研究模型造型原理，
慎重选择造型软件、造型方法及造型步骤，这样对提高模型的精度是有帮助的。选用适合
的造型方法可以降低实体模型对计算网格及CFD计算的影响，可以提高计算的稳定性、精
度及计算效率，并且对降低运行环境的软硬件配置等也是有利的。