Fluent Meshing网格划分技巧

Cox · April 21, 2025, 12:39pm

首先，将几何模型导入ANSYS ICEM CFD，可以是面片网格或面网格形式。确保模型无漏洞，使用几何分析工具检查。

设置面网格的尺寸控制，包括元素大小和增长率，平衡分辨率和计算成本。

根据设置生成面网格，确保质量高，避免尺寸突变或重叠。

检查面网格的连通性和偏斜度（skewness），使用“诊断”工具修复问题，多次迭代改进至满意。

处理交错或连接的面，使用“Join/Intersect”操作，确保正确连接。

定义体积区域，区分流体和固体域，确保区域连接无隙。

使用自动网格工具生成3D网格，选择合适算法（如Octree或Delaunay），并在关键区域（如壁面）添加棱柱层。

最后，导出网格，选择适合CFD求解器的格式（如.msh）。

以下是关于非结构化网格划分流程的详细分析，基于ANSYS ICEM CFD的实践和最佳实践指南，确保生成高质量网格以支持精确的CFD模拟。

网格划分是非结构化CFD模拟的关键步骤，直接影响模拟的收敛性和结果精度。ANSYS ICEM CFD提供强大的工具，支持多种网格类型，包括四面体、六面体和混合网格。

描述： 首先将几何模型导入ANSYS ICEM CFD，支持面片网格（由三角形面片组成）或面网格形式。
最佳实践：
- 确保几何模型“水密”（无孔隙或间隙），使用“BUILD TOPOLOGY”后的几何分析工具检查。
- 如果从CAD软件（如SOLIDWORKS）导入，建议以Parasolid格式导出，以提高兼容性 (ANSYS Learning Forum)。
- 检查曲线颜色编码：
  - 黄色： 单表面
  - 红色： 两个表面
  - 蓝色： 超过两个表面
  - 绿色： 无表面
- 这些指标帮助早期识别几何问题。
软件操作： 使用“File” > “Import”菜单导入模型。

描述： 在生成网格前，设置面网格的尺寸控制，包括元素大小、增长率等。
最佳实践：
- 使用全局和局部尺寸控制，确保关键区域（如壁面或曲率处）网格密度高，而次要区域保持粗糙。
- 考虑网格密度对模拟精度和计算成本的影响，找到两者平衡 (LearnCAx Course)。
软件操作： 使用“Mesh” > “Size Control”工具设置。

描述： 根据尺寸控制生成面网格。
最佳实践：
- 确保面网格质量高，作为后续体网格的基础。
- 避免面网格中出现尺寸突变、单边、非流形顶点、重叠或重复元素，这些可能导致后续问题 (ICEM CFD Wikibooks)。
软件操作： 使用“Mesh” > “Generate Surface Mesh”生成。

描述： 检查面网格的连通性和偏斜度（skewness），并进行改进。
具体步骤：
- 使用“Diagnostics” > “Connectivity and Quality”检查：
  - 面连通性： 标记问题区域，在“Operations”中应用修复。
  - 质量 - 偏斜度： 设置最小值（如0.5），使用“General Improve”功能，迭代次数>5，多次迭代至满意。
最佳实践：
- 目标偏斜度<0.5，以确保模拟精度 (ANSYS Learning Forum)。
- 如果问题持续，考虑进一步细化面网格或调整尺寸控制。
软件操作： 使用“Diagnostics”工具检查并修复。

描述： 处理交错或需要连接的表面，确保网格连通性。
最佳实践：
- 使用“Join/Intersect”操作处理，选择“Intersect”以保留几何并确保连接。
- 仔细观察结果，避免因处理不当导致网格质量下降。
软件操作： 选择表面，右键选择“Join/Intersect”，应用合适操作。

描述： 定义体积区域，区分流体和固体域，为模拟设置基础。
最佳实践：
- 清楚区分流体和固体域，确保区域连接无隙或重叠。
- 使用“Volumetric Regions”分配类型，注意模拟需求（如CFX浸入体方法需分别网格化流体和固体） (ANSYS Learning Forum)。
软件操作： 使用“Volumetric Regions” > 右键 > “Type”设置。

描述： 在定义的体积区域内生成3D网格。
最佳实践：
- 选择合适网格算法：
  - Robust (Octree)： 适合独立于补丁的网格，先生成体积网格后表面网格。
  - Quick (Delaunay)： 依赖补丁，要求闭合表面，速度快。
  - Smooth (Advancing Front)： 提供平滑过渡，但需高质量面网格。
  - Fluent Meshing： 批处理，支持棱柱层控制，影响体积网格大小 (ICEM CFD Wikibooks)。
- 对于流体模拟，添加棱柱层以捕捉边界层。
- 使用区域、曲率或邻近细化改进关键区域网格，无需重新计算整个网格。
软件操作： 使用“Cell Zones” > 右键 > “Auto Mesh”生成。