目前流行的CFD網格劃分軟件,你了解幾個?

選擇是一件極為痛苦的事情。沒有選擇很痛苦,但是,如果有更多選擇而不知道如何選擇似乎更加痛苦。流體計算(CFD)前處理網格劃分就存在這個問題。下面介紹8款目前流行的CFD網格劃分軟件.

網格1.jpg

1 常見網格劃分工具

當前市面上有形形色色的網格生成軟件,這里列舉一些最常見的網格軟件。

  • ANSYS ICEM CFD 
    ICEM CFD如今是ANSYS軟件中的一個前處理模塊,在早些年(2002)ICEM CFD還不屬于ANSYS,自從被ANSYS收歸旗下之后,ANSYS就將其作為主打前處理軟件對待,后來收購了CFX軟件,ANSYS果斷放棄了CFX原有的前處理模塊(CFX-Build,一款以Patran為基礎開發的CFD前處理模塊),從CFX被收購后的第一個版本(CFX5.7)起,ICEM CFD就被作為CFX的御用前處理器。而在2005年ANSYS收購FLUENT后,ANSYS更是逐漸淡化GAMBIT作為FLUENT的前處理器作用,轉而將ICEM CFD作為FLUENT的前處理器,同時在ANSYS14.5版本之后,將ICEM CFD作為Workbench中的模塊(之前一直作為獨立軟件包)。如今ICEM CFD已經作為ANSYS CFD軟件的前處理器。 
    總體來說,ICEM CFD是一款功能全面的CFD網格生成工具。其不僅支持block形式的六面體網格,還支持生成四面體,五面體(金字搭),三棱柱,笛卡爾網格等形式的網格,足以應對任何復雜程度幾何模型的網格生成工作。

  • ANSYS Mesh 
    這其實是ANSYS Workbench的網格模塊,為ANSYS Worbench中的求解器(結構、電磁、流體等)提供網格。隨著ANSYS版本的更新,該模塊的網格生成功能也日益強大。據說該模塊在不斷的吸收GAMBIT、ICEM CFD及TGrid(都是ANSYS收購的軟件)的網格生成算法,按照ANSYS的發展策略,可以預測將來ANSYS將會以此模塊作為主打網格生成器。

  • TGrid 
    這是一個非結構網格生成器,原本屬于FLUENT,在ANSYS收購FLUENT的時候被一起打包收購。據說該軟件生成非結構網格能力超強,可以毫不費勁的生成千萬級別的網格。目前該軟件已經被集成進fluent軟件,作為FLUENT Meshing模式。

  • PointWise 
    說起PointWise就不能不提Gridgen,Pointwise是Gridgen換了副面孔后的結構。Gridgen據說來源于通用動力公司開發F16戰斗機時的遺留品,目前在CFD網格領域占有很大的比重。該軟件提供了眾多的網格操縱功能,在結構網格與非結構網格劃分方面均提供了良好的性能,輸入輸出接口也相當豐富,能夠支持絕大多數CAD文件格式,也支持絕大多數CFD求解器。對于打算長期從事CFD行業的人們來講,PointWise是不錯的選擇。

  • GridPro 
    GP是另一款CFD專用網格生成軟件。該軟件早期版本僅能生成六面體網格,不過該軟件新版本貌似可以生成四面體網格了,實用性也更高了。該軟件采用類似icem CFD的block網格生成思路,先創建塊,再將塊與幾何進行關聯,之后在塊上生成網格,并將塊上的網格映射到幾何上,形成最終的網格。

  • ANSA 
    ANSA是一款希臘人開發的軟件,號稱是操作最快的軟件。打開軟件就明白這軟件快的理由:所有的功能按鈕都是單級,省去了其他軟件多級菜單的尋找時間,當然快了。單級按鈕雖然操作方便,但有密集恐懼癥的使用者肯定不會這么想。 
    ANSA的優勢在于其面網格生成功能,因此尤其適合于汽車工業的有限元計算網格。對于CFD計算所需的體網格,雖然也可以生成,但更多的是利用ANSA生成初始面網格,再利用其它的體網格生成軟件導入面網格,并生成體網格。

  • HyperMesh 
    HM的情況與ANSA非常相似,它們是直接的競爭對手,功能重合度99%,這里不再細數。

  • ANSYS Fluent Meshing 

    是一款高級流體仿真前處理工具,具備從幾何到求解的完整工作流程。其前身是Tgrid非結構體網格生成工具,并在最近的幾個版本新增了Fluent風格的操作界面與幾何導入技術,目前已經成為ANSYS主推的流體前處理軟件。

目前流行的CFD網格劃分軟件,你了解幾個?的圖2目前流行的CFD網格劃分軟件,你了解幾個?的圖33 如何選擇

其實上述的任何一款軟件都能滿足工程需要,但考慮到各軟件的易用性及功能側重點,針對自己的工作環境選擇合適的軟件及其組合,還是可以考慮的。 
最基本的原則:能輸出目標求解器支持的網格文件類型,除此以外還可以采用以下方案:

  • 單純的CFD環境。可以考慮ANSYS ICEM CFD或POINTWISE或者。就學習成本來講,這兩款軟件差不多。

  • 涉及多物理場計算。如果ANSYS系列軟件,則建議使用ANSYS Mesh或者ANSYS Fluent Meshing ,可以同時劃分流體網格和固體網格。

  • 比較流行的工程組合TGrid+ANSA及TGrid+Hypermesh,主要是利用ANSA及Hypermesh生成面網格,之后利用TGrid生成體網格。這種方式充分利用了兩個軟件各自的優勢,但缺點是需要購買兩款軟件,成本比較高。

  • 免費的方案。不少人出于成本考慮,可能更希望找到一些免費的網格工具,這里推薦salome。這是一款基于opencascad的開源軟件,同時具備幾何建模及網格劃分功能,是一款功能全面的前處理軟件。

目前流行的CFD網格劃分軟件,你了解幾個?的圖4目前流行的CFD網格劃分軟件,你了解幾個?的圖54 網格劃分學習

對于網格劃分,重要的是練習,對于網格小白來講,需要了解以下一些東西:

  • 網格生成的基本流程。雖然當前網格生成軟件眾多,但是實際上網格生成流程都差不多,無非是:【幾何準備】—【尺寸控制】—【局部控制】—【網格生成】—【質量評價】—【網格修改】—【網格輸出】

  • 評價網格好壞。對不同形式的網格,能快速評判其好壞,并配合軟件對壞網格進行修補。

  • 網格疏密分布。需要根據所求解的問題,提前預測測物理量分布,在梯度大的區域分布更密的網格。有時求解器提供的網格自適應功能也能提供較好的網格劃分思路。

  • 網格輸出。通常情況下可輸出為通用格式,如Fluent所支持的msh格式,可以被非常多的CFD軟件所支持。

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4、 Hypermesh網格劃分-精講進階視頻教程

5、有限元分析ANSA19.0視頻教程零基礎入門到精通50講

6、Hypermesh軟件CAE流體網格劃分CFD前處理

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