icem合併面網格 工業技術之美 流體分析的網格

2021-10-14 04:37:03 字數 2949 閱讀 5491

流體廣泛存在自然界及工程科技當中,並被藝術家及科學家青眼相加。而其中最為迷人的便是湍流,而湍流本質上是非穩態的、三維的、非週期的漩渦流動,正是這種複雜而迷人的結構不僅激發了藝術家超凡的想象力,也讓科學家窮盡畢生心力去探索其中的奧秘。

正是湍流這種迷人的特質,讓它廣泛應用於工程領域當中。除了實驗研究之外,工程及科研當中應用最多的便是**技術。流體**大多採用有限體積法,而要得到乙個精確的結果,計算域的離散即網格的剖分至關重要,因此選擇合適的網格剖分工具往往能夠讓我們達到事半功倍的效果。

對於大多數工程師而言,流體**的前處理是枯燥而乏味的,其實網格剖分本身就蘊含了工程之美,並讓工程人員體驗到其中的藝術樂趣,並樂此不疲。

最有藝術感的網格工具:icem cfd

做網格也可以很藝術。

icem cfd結構化網格雕塑(hexa mesher):獨有的演算法和block及o-grid技術,讓網格劃分變得藝術感十足,讓本來枯燥的工作像雕塑家羅丹(作品沉思著)一樣,變得富有藝術魅力。一些工程師甚至陷入一種六面體網格執念當中(工程當中的理想主義者呀!),icem cfd的魅力由此可見一斑。全六面體網格

此外此技術還可以對任意複雜結構不用進行幾何清理,即可進行小特徵無關純六面體網格劃分,對映技術對幾何模型的質量要求極低:自動修補幾何表面的裂縫或洞、虛擬拓撲可將零散小麵自動組合成乙個整體面、自動忽略細微結構……,從而生成光滑的貼體網格。

同時作為ansys家族的一款專業分析環境,還可以整合於ansys workbench平台, 獲得workbench的所有優勢,它在ansys workbench協同**環境下作為其「高階網格處理advanced mesher」模組的cfd add-on模組,專門用於流體力學分析的高階網格處理。

ansys workbench平台當家「花旦」:ansys meshing

提到ansys workbench平台,不得不提workbench的當家小花旦ansys meshing這款強大的網格劃分工具,儘管他看上去中規中矩似乎並沒有什麼特別亮眼的看家本領。卻是ansys當之無愧的當家,對於較為複雜的工程問題具有很好的處理能力,同時它是結構**與流體**公用的一款專用前處理工具,可以自動生成原先需要專業知識才能生成的複雜網格,並且對於複雜裝配體可以自動檢測接觸區域,特別的,適合大規模模型(裝配體)的處理。

流體分析無往不勝的利器:fluent meshing

此外還可以通過join/intersect合併網格,處理交叉面網格,通過thin volume生成氣隙稜柱網格。

多面體網格功能,把12個四面體可以合併為1個多面體網格,可以大大減少網格量,提高計算精度。多面體網格的最大的優點是它有很多鄰居單元(通常為10),所以能更精確地計算控制體的梯度(採用線性分布和利用最近的鄰居單元即可)。甚至在邊部和角部,多面體網格通常也會有多個鄰居單元,這樣可以正常計算梯度和區域性流動分布。當然鄰居控制體越多,需要記憶體和每個網格上計算量越大,這些可在精度上得到補償。fluent meshing已經和fluent求解器完美整合在一起,成為fluent「御用」求解器。對於複雜或者「髒」幾何,fluent meshing是高效的無往不利的工具。

針對不同的應用場景,選擇不同的工具,往往能夠讓我們的工作事半功倍。

網格自適應技術

fluent採用網格自適應技術,可根據計算中得到的流場結果反過來調整和優化網格,從而使得計算結果更加準確。這是目前在cfd技術中提高計算精度最重要的技術之一,尤其對於有波系干擾、分離等複雜物理現象的流動問題,採用自適應技術能夠有效地捕捉到流場中的細微的物理現象,大大提高計算精度。fluent具有多種自適應選項,可以對物理量值、物理量的空間微分值(如壓力梯度)、網格容積變化率、壁面y*/y+值等進行自適應。

動網格技術

fluent的動網格技術非常強大,它提供了彈簧壓縮法、動態鋪層法、區域性重構法三種網格重建方法,三種方法可以任意組合模擬流場的複雜運動,例如彈箭發射/投放、氣動熱分析中的絕熱層燒蝕動態模擬等。此外fluent還提供了三種專用的動網格模型:活塞運動、6dof投放以及2.5d模型。

overset mesh技術

重疊網格演算法更加容易精細處理內埋式、多體分離等問題。

通過overset inte***ce連線重疊網格單元區域,單獨劃分parts網格,並將其嵌入到背景網格中。重疊區域的連通是通過網格單元資料插值來實現的,網格之間需要有足夠的重疊。

主要優勢:克服了動網格的一些限制,可以處理具有小縫隙部件的相對網格運動。易用:簡化了複雜幾何的網格生成,避免了動網格應用中網格重構失敗和動網格設定的一些問題,更容易的構型變化和元件交換。

求解質量:重疊網格在網格運動期間始終可以保持很高的網格質量,區域性結構網格在非結構網格中的使用。並且與fluent支援的所有網格單元和型別都相容,與網格自適應相容。

流體**的工程問題,需要我們綜合考慮模型處理難度,精度要求以及計算資源等多方面因素,因此選擇合適的前處理工具和高效的網格技術至關重要,通過上面的解析希望能夠為大家的**前處理提供一定的借鑑,讓我們的工作不僅高效而且富有藝術創造的質感。

技術也可以很藝術,工程之美無處不在。

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