Fluent Meshing专题

本节案例汇总

案例	对象	仿真特点
混合器——静态流体区域网格	混合器	Watertight Geometry工作流，模型仅由固体区域组成
搅拌器仿真网格划分案例	搅拌器	Watertight Geometry工作流，没有空隙的流体区域组成
飞机——外流场网格	飞行器	Watertight Geometry工作流外流场网格、优化网格
冷却器网格划分案例	冷却器	Fluent Meshing传统工作流处理网格
已有网格模型——改善质量	车	已有网格模型，由Simulatioon导入 Meshin改善质量，Auto Node Move
血管网格划分——脏几何网格	血管	Fluent Meshing传统工作流，针对未事先处理的几何文件
翼型网格模型——网格转换	翼型	已存在网格模型，六面体网格转化为多面体网格

1.混合器——静态流体区域网格

本案例演示利用Fluent Meshing划分静态混合器流体区域网格的完整流程。

管道混合器是使流体在管道内流过时，通过某一构件或混合元件的作用而达到均匀混合的目的，是一种无任何机械运动部件的混合器

选择工作流【Watertight Geometry，水密工作流】——导入模型（mm）

添加局部尺寸（为分离器内壁的小孔和内部管路添加局部尺寸）

点击节点Add Local Sizing
设置选项Would you like to add local sizing为yes
设置Name为drum-hole，指定Size Control Type为Face Size，设置Target Mesh Size为2
选择列表项drum-holes，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸
相同的方式创建Body Of Influence，如下图所示指定其尺寸为15，选择列表项boi:boi-solid，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸

生成表面网格

点击节点Create Surface Mesh
面板中设置参数Minimum Size为5，设置Maximum Size为50
设置Cells per Gap为2
点击按钮Create Surface Mesh生成面网格

描述几何结构

点击节点Describe Geometry
几何结构类型，几何图形仅由固体区域
希望封堵口并抽取流动区域，是
是否将所有流体-流体区域交界面类型从“壁面”改为“内部”，否
是否需要应用共享拓扑，否
点击按钮Describe Geometry描述几何模型

创建进出口边界

点击模型树节点Enclose Fluid Regions（Capping），如下图所示创建进口inlet1，设置为速度入口velocity-inlet
相同方式创建第二个入口inlet2
创建出口outlet，设置为压力出口pressure-outlet

创建区域

点击模型树节点Create Regions，设置Estimated Number of Fluid Regions为1
点击按钮Create Regions创建区域

更新区域

点击模型树节点Update Regions，如下图所示设置区域类型
点击按钮Update Regions更新区域

生成体网格

点击节点Create Volume Mesh，设置选项Fill With为poly-hexcore
其他参数如图所示，点击按钮Create Volume Mesh生成体网格

——网格类型选择【poly-hexcore】——设置保持默认

生成网格信息：

---------------- 346623 cells were created in : 0.55 minutes

---------------- The mesh has a minimum Orthogonal Quality of: 0.15

2.搅拌器仿真网格划分案例

本案例演示利用Fluent Meshing划分搅拌槽计算网格的基本流程。

导入几何

点击Import Geometry节点，并导入几何模型
注意选择Units为mm

添加局部尺寸（为分离器内壁的小孔和内部管路添加局部尺寸）

点击节点Add Local Sizing
设置选项Would you like to add local sizing为yes
设置Name为mrf-max-size，指定Size Control Type为Body Of Influence，设置Target Mesh Size为10
选择列表项中的两个叶轮罐体，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸
相同的方式创建叶轮的局部尺寸，指定Size Control Type为Face Size，设置Target Mesh Size为4，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸

生成面网格

点击节点Create Surface Mesh，使用默认参数，点击按钮Create Surface Mesh创建面网格

描述几何体

点击节点Describe Geometry，如图所示设置参数，点击按钮Describe Geometry描述几何
几何结构类型，几何图形仅由没有空隙的流体区域组成
是否将所有流体-流体区域交界面类型从“壁面”改为“内部”，是
是否需要应用共享拓扑，否

更新边界

点击节点Update Boundaries，设置边条上缘为symmetry
设置边条为Wall
点击按钮Update Boundaries更新边界信息

更新区域

点击节点Update Regions，保持默认设置，点击按钮Update Regions更新区域信息

添加边界层

默认边界层设定

生成体网格

点击节点Create Volume Mesh，
采用poly-hexcore网格生成方式
点击按钮Create Volume Mesh生成体网格

---------------- 527224 cells were created in : 0.48 minutes

---------------- The mesh has a minimum Orthogonal Quality of: 0.20

3.飞机——外流场网格划分案例

本案例演示利用Fluent Meshing中的Watertight Geometry工作流程划分飞机外流场网格。

导入几何体

进入Watertight workflow，点击节点Import Geometry，点击下方文件浏览按钮打开几何文件half-aircraft.scdoc

局部尺寸

点击节点Add Local Sizing
设置选项Would you like to add local sizing为yes
设置Name为boi-aero，指定Size Control Type为Body Of Influence，设置Target Mesh Size为0.2
选择列表项中的机翼、尾翼部分，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸
相同的方式创建机身的局部尺寸，指定Size Control Type为Body Of Influence，设置Target Mesh Size为0.15，点击按钮Add Local Sizing添加局部尺寸

生成面网格

点击节点Creat Surface Mesh，
最小网格尺寸，0.003
最大网格尺寸，25
法相曲率角，12
每个间隙的单元数量，3

优化面网格

鼠标右键选择节点Create Surface Mesh，
点击弹出菜单项Insert Next Task → Improve Surface Mesh插入面网格优化节点
选择节点Improve Surface Mesh，下方属性面板中设置参数Face Quality Limit为0.7，
点击按钮Improve Surface Mesh优化网格

描述几何

点击节点Describe Geometry，采用如图所示参数描述几何
几何结构类型，几何图形仅由没有空隙的流体区域组成
是否将所有流体-流体区域交界面类型从“壁面”改为“内部”，是
是否需要应用共享拓扑，否

更新边界

点击节点Update Boundaries，采用默认设置参数更新边界信息

更新区域

点击节点Update Region，采用默认设置参数更新区域信息

设置边界层

边界层层数，10层

生成体网格

点击节点Creat Volume Mesh
采用poly-hexcore网格生成方式

4.冷却器网格划分案例

本案例演示利用Fluent Meshing读取EGR冷却器面网格、抽取流体域以及创建体网格的完整流程。

生成面网格

进入ANSYS Mesh模块，如下图所示设置Physics Preference为CFD

鼠标右键选择模型树节点Mesh，点击弹出菜单项Preview → Surface Mesh生成面网格

备注：此处由于仅供案例演示，故并未设置网格参数，并非无需设置。平时，想要生成高质量的体网格，首先要生成高质量的面网格。

导出

利用菜单File → Export… → Mesh → Fluent Input File → Export导出面网格demo7.msh

导入面网格至Fluent Meshing

利用菜单File > Read > Mesh选择demo7.msh

处理模型

在概要视图对话框中，右键选择节点Unreferenced，点击弹出菜单项Draw显示面网格
右键选择节点Model，选择菜单项**Object Management…**打开对话框
如下图所示操作，将面网格转化为mesh，并指定其名称为egr，点击Create按钮

检查面网格

右键选择模型树节点egr，点击弹出菜单项**Diagnostics → Connectivity and Quality…**打开对话框
检测面网格中的自由边，若存在自由边，可点击按钮Apply for All进行清理
检测并清理面网格中的自相交网格

封闭区域

取消选择局部初始化选项工具栏中Separate（分离）选项
切换至edge选择模式，选中面网格中内壁边界上的一条edge，点击按钮Patch（+）创建封闭面
以相同方式封闭其他进出面

创建材料点

右键选择节点Model，点击弹出菜单项**Material Points…**打开对话框
点击Create按钮打开材料点创建对话框
鼠标右键选择两个节点，点击按钮Compute，确保材料点位于计算区域内

相同方式创建上方三管道的材料点，命名为coolant

抽取计算区域

如下图所示，鼠标右键选择节点Volumetric Regions，点击弹出菜单项**Compute…**打开对话框
对话框中选择所有的材料点，点击OK按钮创建计算域
右键选择air节点，点击按钮Draw显示区域

air流体区域 coolant流体区域

命名区域

右键选择节点Face Zone Labels，点击菜单项**Create Labels…**打开对话框
利用区域选择工具排除多余面，选择所有的导热管面，设置其名称为fin，点击按钮Create并关闭对话框

选择节点Volumetric Regions，点击弹出菜单项**Compute…**重新创建计算区域
在Volumetric Regions中选择所有与fin有关的边界面，右键，更改类型，固体
右键选择节点egr，点击菜单项Manage → Rename…弹出对话框，修改其名称为pipe_mid
相同方式修改egr:1 → pipe_seal、egr:2 → pipe_outlet、egr:3 → pipe_seal2、egr:4 → pipe_inlet，并修改它们的类型为Solid

命名进出口边界

切换到zone选择模式，如下图所示利用鼠标右键选择空气入口面，点击工具栏按钮rename，修改名称inlet_air及边界类型velocity-inlet
相同方式设置空气出口边界，设置为压力出口outlet air，pressure-outlet
选择显示外壳区域上部的两个端口
选择其中一个边界，修改其名称inlet coolant及边界类型velocity-inlet
修改另一个出口边界名称outlet coolant及类型pressure-outlet

定边界层网格

鼠标右键点击节点egr，选择弹出菜单项**Auto Mesh…**弹出对话框
设置Grow Prisms为scoped，点击右侧**Set…**按钮打开设置对话框
设置Number of Layers为2，其他参数保持默认设置，点击按钮Create创建边界层信息，关闭对话框
在Auto Mesh对话框中设置如图所示参数，点击Apply按钮并关闭对话框

注：由于面网格中包含有四边形网格，因此目前无法直接生成体网格。

转换网格

将fin上的四边形网格转换为三角形网格。

显示fin面网格
选择菜单**Boundary → Mesh → Triangulate…**打开对话框
查看fin边界，可看到全部转换为了三角形网格。

生成体网格

右键选择节点egr，点击菜单项**Auto Mesh…**打开对话框
点击按钮Mesh生成体网格

整理区域

可以将相同类型的区域进行合并。

鼠标右键选择节点egr，点击弹出菜单项Delete → Object Only删除对象
选择菜单Mesh → Manage打开设置对话框，选中列表框中所有以fin开头的项，点击Apply按钮合并这些项
相同方式合并pipe_seal及pipe_seal2

5.已有网格模型——改善质量

本案例演示利用Fluent Meshing中的Auto Node Move功能提高已有网格质量的完整过程。

以Solution模式启动Fluent
打开cas文件Sedan.cas.gz
点击按钮Report Quality查看当前cas文件中的网格质量

网格最小正交质量约为0.101788，有必要改善网格质量

输入TUI命令/define/beta-feature-access激活beta功能

注：从solution模式进入Meshing模式需要在beta功能中完成，因此先激活beta功能。

搜索窗框中输入sw可搜索出TUI命令switch-to-meshing-mode，点击该命令会自动将该命令输入到TUI中

在Meshing模式中，鼠标右键选择节点Cell Zones，点击弹出菜单项Summary可查看网格信息

可查看网格最大歪斜率为0.89891182

点击菜单项Mesh > Tools > Auto Node Move打开设置对话框，如下图所示，设置Quality Limit为0.8，设置Iterations为5，点击按钮Apply改良网格质量

最大歪斜率降低至0.79806812，较之前的网格有较大提升

点击按钮Switch to Solution可返回求解模式
求解模式中观察计算网格，如下图所示

6.血管网格划分——脏几何网格

本案例演示利用Fluent Meshing对导入的CAD几何模型划分计算网格的一般流程（未事先处理的几何文件）。

导入几何模型

利用菜单File→Import→CAD打开几何文件

pipe_example_single_region_smallfaces.scdoc
打开的的对话框中如下图所示设置：激活选项CFD Surface Mesh，设置最大最小网格尺寸，注意激活选项Save Size Field并设置文件名称，点击Option按钮打开对话框

激活选项Save PMDB，点击Apply按钮关闭对话框，点击Import CAD Geometry对话框中的Import按钮导入几何模型

右键选择几何节点，点击菜单项**Rename/Change Properties…**打开对话框
修改其名称为fluid
右键选择节点fluid，点击弹出菜单项Summary，将在TUI窗口输出网格信息

最大歪斜率达到了0.99536663，质量很差，需要修改。

查看网格

右键选择模型树节点fluid，点击菜单项Diagnostics > Connectivity and Quality打开对话框
进入Quality标签页，设置歪斜率为0.7，设置Operations选项为Collapse，点击按钮Apply for All

标记后，网格最大歪斜率下降至0.68298491，可以准备生成体网格了。

修改边界类型

点击边界工具栏按钮Reset
右键选择节点fluid，点击弹出菜单项Draw显示网格
切换至zone选择模式，鼠标右键选择其中一个边界，点击按钮Rename弹出设置对话框
设置inlet1边界类型为velocity-inlet。
相同方式修改其他边界类型，inlet2边界类型为velocity-inlet；outlet1边界类型为pressure-outlet；outlet2边界类型为pressure-outlet；

创建计算区域

右键选择节点Volumetric Regions，点击菜单项**Compute…**生成计算域
右键选择计算域名称，点击菜单项Manage → Rename…弹出对话框，修改其名称为fluid
右键选择节点fluid，点击菜单项Change Type → Fluid将区域类型修改为流体域

生成体网格

右键选择节点Cell Zones，点击菜单项**Auto Mesh…**打开对话框
设置Grow Prisms为scoped，点击按钮**Set…**打开设置对话框
在使用Set…打开的对话框中采用默认参数，点击按钮Create创建尺寸分布，点击按钮Close关闭对话框
进入Auto Mesh对话框，选择多面体网格，单元尺寸尺寸函数场，合并区域内的单元区域点击按钮Mesh生成网格
右键选择Cell Zones节点，点击按钮Draw All Boundaries显示计算网格
切换到求解界面，查看网格划分情况

7.已有网格模型——网格转换

本案例演示利用Fluent Meshing将六面体网格转化为多面体网格。

导入模型

利用菜单File > Read > Case读取网格文件hydrofoil-steady.cas.gz
鼠标右键选择节点Unreferenced，点击弹出菜单项Draw显示计算网格

创建网格对象

右键选择节点Boundary Face Zones，点击弹出菜单项**Create New Objects…**弹出设置对话框
选择所有的面区域，设置Object Name为fluid，设置Object Type为mesh，点击按钮Create创建面网格

创建命名

右键选择节点Face Zone Labels，点击弹出菜单项**Create Labels…**打开设置对话框
选择列表项far，设置Label Name为far，点击按钮Create创建命名
注意采用上面的方式命名边界需要逐个进行修改，若边界很多的时候则非常麻烦。其实可以利用TUI命令objects/labels/create-label-per-zone快速转化