全機網格的案例
[案例分析]Pointwise生成運輸機驗證機構型全機網格 ￥49.99
(1) 本案例文件為《Pointwise非結構混合網格賞析》中涉及的案例2工程文件。
(2) 下載后得到的為pw格式文件，可直接導出cas等格式進行計算或在Pointwise軟件中打開進行學習編輯。
(3) 購買后為百度網盤地址和訪問密碼，可進行下載或轉存。
(4) 購買案例后學習工程中有相關問題可加案例QQ群進行答疑。
(5) 購買案例附送一次性Pointwise最新版本軟件指導安裝服務。
基于全多面體網格的無人機復雜裝配體流場建模——Fluent Meshing精細劃分技術實踐 ￥19.89
摘要：
本案例利用Fluent Meshing對固定翼無人機進行網格劃分，采用全多面體網格方案減少30%單元量仍保持湍流粘性底層解析能力，不僅為無人機巡航/爬升等多工況氣動仿真提供了高精度網格基礎，還通過標準化流程支持氣動-結構耦合、控制仿真等跨學科研究，兼顧工程效率與計算經濟性。
特別適合無人機設計工程師快速掌握復雜氣動外形的工業級網格生成策略、CFD工程師學習多物理場仿真的網格適應性優化方法，以及航空航天領域研究人員構建高升力構型數值模擬的技術框架。
?
1 導入幾何模型
在固定翼無人機流場仿真中，Fluent Meshing的網格劃分流程始于幾何模型的預處理階段。首先通過File-Import-CAD導入無人機三維模型，該模型通常包含機翼、機身、尾翼等部件。
針對無人機特有的薄壁結構（如厚度僅1.5mm的碳纖維機翼蒙皮），需在Geometry標簽下使用Surface Repair工具修補缺失面片，特別是機翼與機身連接處常出現的0.2-0.5mm微小間隙。通過Merge Edges功能將相鄰曲面邊界的容差設置為0.01mm，消除拓撲結構中的自由邊，這一過程需特別注意機翼前緣曲率突變區域（曲率半徑小于3mm）的幾何特征保留。
完成幾何修復后，進入計算域定義階段。采用Enclosure功能構建長方體外流場域，其邊界距離無人機表面需保持一定長度以消除邊界效應。對于包含發動機進氣道的內流場，需封閉進排氣口形成獨立流體域。此時通過在機身內部指定流體域標記點，結合Wrap功能生成包裹網格，該過程需調整包裹增長率至1.3以避免機翼尖端（厚度僅0.8mm處）的網格穿透現象。
展開 機翼防冰布局方案設計
為了獲取飛機結冰前后的氣動特性，需要進行全機氣動力的計算。在計算前需要進行全機計算網格生成。全機計算網格生成一般分為結構網格生成和非結構網格生成。
全機流動復雜
全機結構網格拓撲
全機非結構網格
計算后處理
飛機帶冰前后計算結果的后處理，可用Tecplot或者CFD-Post進行。一般是氣動力提取、空間流線、云圖。
帶冰前后升力系數曲線
云圖
在整個機翼防冰布局方案設計過程中，團隊在全機網格生成、流場計算、水機撞擊特性計算、二維結冰計算、計算結果后處理、混合翼設計、結冰參數相似性轉換，冰形三維成型都全面掌握應用。
如有需要，歡迎通過公眾號聯系我們。
公眾號：320科技工作室
展開 LS-DYNA模擬波音767撞擊核電站
根據文獻資料查找的波音767飛機尺寸數據，利用三維軟件進行了飛機模型的建立，建立的飛機模型如下：
飛機全機網格尺寸
對蒙皮進行殼單元網格劃分，對其內部桁架，框架等結構進行梁單元網格劃分：
網格分別如下所示：
蒙皮殼單元網格劃分
蒙皮梁單元網格劃分
根據查找的文獻及官網資料，考慮到飛機自重以及油箱，機上荷載分布等給飛機模型布置好軸向質量，其分布如下圖所示，在高速撞擊分析中，質量分布是十分關鍵的：
模型檢查：在LS-DYNA中，檢查梁單元和殼單元的截面屬性是否正確賦予，并直接添加或修改接觸，材料，初速度等關鍵字。
展開 
[問題討論]PointWise軟件生成網格流程
一些說明：
<1> PointWise幾何處理功能僅可以進行簡單的切割、合并操作以及創建簡單的直面、曲面等，一般僅用來對模型進行局部修形或修剪，不宜用來進行建模操作；
<2>PointWise中幾何沒有“點”和“體”的概念，僅包括線和面，所以一般可以使用IGES或STP等格式作為幾何輸入格式，但要注意模型建模精度問題；
<3>PointWise中可以通過特有的“T-Rex”和“Source"功能對線網格、面網格和體網格進行多種加密，較為實用且方便；
<4>PointWise運行過程中可能會崩潰，所以生成網格過程中應該及時保存；
<5>目前已推出若干PointWise視頻教程，包括:
[案例匯總]Pointwise二維翼型網格生成方法匯總
[案例專題]基于Pointwise的二維尖后緣翼型C型結構網格生成實例
[案例專題]基于Pointwise的二維翼型O型結構網格生成實例
[案例專題]基于CATIA和Pointwise的二維NACA0012無黏/黏性非結構網格生成實例
[案例專題]基于Pointwise的M6機翼黏性網格生成實例
[免費案例]Pointwise官方英文系列教程
<6>除此之外，已推出若干PointWise案例分享，包括:
[案例分析]Pointwise生成M6機翼(曲面翼梢）黏性網格
[案例分析]Pointwise生成運輸機驗證機構型全機網格
[案例分析]Pointwise生成NASA驗證機整機網格
[案例分析]Pointwise生成的"協和”號整機模型黏性網格（包含模型）
[案例分析]Pointwise生成的"F-22”整機模型黏性網格（包含模型）(進行中...
展開 [案例分析]Pointwise非結構混合網格賞析
除此之外，Pointwise具有T-REX和Source功能可以實現對面網格和體網格的加密，具有對流場中任意區域進行加密控制的能力。
以下是本文作者基于Pointwise軟件和商業及開源軟件完成的一些驗證算例或項目工作。特分享如下。點擊部分項目標題，可跳轉至案例出售界面。
(1) Pointwise生成M6機翼(曲面翼梢）網格
項目說明：使用Pointwise生成了M6機翼(曲面翼梢）網格，并分別使用SU2軟件和ANSYS Fluent進行了氣動仿真計算。
（2）Pointwise生成運輸機驗證機構型全機網格
項目說明：使用Pointwise軟件生成了運輸機構型整機網格，包括機身、機翼、垂尾和平尾。使用了包括T-REX在內的多項技術。
(3) Pointwise生成逆向設計的"協和”號整機模型黏性網格
項目說明：基于公開圖片使用CATIA繪制了“協和”號超聲速客機整機模型，使用Pointwise生成了整機非結構混合網格，并使用SU2開源軟件對其氣動力進行了仿真。
（4）Pointwise生成NASA驗證機整機網格
項目說明：使用Pointwise軟件生成了NASA驗證機整機非結構混合黏性網格，模型包括機身、機翼、平尾、垂尾和發動機艙。
(5) Pointwise生成機翼導彈掛架網格
項目說明：使用Pointwise生成了機翼導彈掛架網格，并使用Fluent嵌套網格技術進行了投彈過程六自由度仿真計算。
注：本文由技術鄰用戶Oler原創，轉載請注明出處。
展開 軟件處理CFD——介紹
一般的網格生成軟件建模都是它這個思路，很少有參數化
建模的。相比之下AutoCAD的優點在于精度高，草圖處理靈活。可以這樣說，任何一個網
格生成軟件自帶的建模工具都是非參數化的，而對于非參數化建模來說，AutoCAD應該說
是最好的，畢竟它發展了很多很多年！
三維：
CATIA：
航空航天界CAD的老大，法國人的東西，NB，實體建模厲害，曲面建模獨步武林。本身可
以生成有限元網格，前幾天又發布了支持ICEM-CFD的插件ICEM-CFD CAA V5。有了它和IC
EM-CFD，可以做任何建模與網格劃分！
UG：
總覺得EDS腦袋進水了，收了I-deas這么久了，也才發布個幾百M的UG NX 2.0，還被大家
爭論來爭論去說它如何的不好用！其實，軟件本身不錯，大公司用得也多，可是就這么
打市場，早晚是走下坡路。按CAD建模的功能來說它排不上第一，也不能屈居第二，尤其
是加上了I－DEAS更是如虎添翼。現在關鍵是看市場了。
Solidworks：
這哥們講的是實用主義，中端CAD軟件它絕對是老大，Solidedge功能是不比它差，但是S
olidworks的合作伙伴可能是SE的十幾倍，接口也比SE多很多，要是你，你會選哪個？Au
todesk Inventor也只能算是中端軟件，目前說來，我是處于觀望態度，看發展再決定。
總之，Solidworks目前的發展如日中天，合作伙伴多如牛毛。用起來極其順手（呵呵，
我的手，其它兄弟的我不知道）。這里極力向大家推薦的是ICEM-CFD DCI FOR
Solidworks！有了這個東西畫個全機網格也就個把天！
Pro/E：
不好評價，參數化建模的老祖，目前卻也當不了老大。看到它我就覺得不爽，一大把年
紀了還只能混在中小企業。
展開 CFD——計算流體動力學(建模計算)
一般的網格生成軟件建模都是它這個思路，很少有參數化建模的。相比之下AutoCAD的優點在于精度高，草圖處理靈活。可以這樣說，任何一個網格生成軟件自帶的建模工具都是非參數化的，而對于非參數化建模來說，AutoCAD應該說是最好的，畢竟它發展了很多很多年！
三維：
CATIA：
航空航天界CAD的老大，法國人的東西，NB，實體建模厲害，曲面建模獨步武林。本身可以生成有限元網格，前幾天又發布了支持ICEM-CFD的插件ICEM-CFD CAA V5。有了它和ICEM-CFD，可以做任何建模與網格劃分！
UG：
總覺得EDS腦袋進水了，收了I-deas這么久了，也才發布個幾百M的UG NX 2.0，還被大家爭論來爭論去說它如何的不好用！其實，軟件本身不錯，大公司用得也多，可是就這么打市場，早晚是走下坡路。按CAD建模的功能來說它排不上第一，也不能屈居第二，尤其是加上了I－DEAS更是如虎添翼。現在關鍵是看市場了。
Solidworks：
這哥們講的是實用主義，中端CAD軟件它絕對是老大，Solidedge功能是不比它差，但是Solidworks的合作伙伴可能是SE的十幾倍，接口也比 SE多很多，要是你，你會選哪個？Autodesk Inventor也只能算是中端軟件，目前說來，我是處于觀望態度，看發展再決定。總之，Solidworks目前的發展如日中天，合作伙伴多如牛毛。用起來極其順手（呵呵，我的手，其它兄弟的我不知道）。這里極力向大家推薦的是ICEM-CFD DCI FOR Solidworks！有了這個東西畫個全機網格也就個把天！
Pro/E：
不好評價，參數化建模的老祖，目前卻也當不了老大。看到它我就覺得不爽，一大把年紀了還只能混在中小企業。一個月發布一個新版本，我就愣沒看出哪里新了，BUG倒是一個比一個多。
展開 軟件處理CFD——介紹
有了這個東西畫個全機網格也就個把天！
Pro/E：
不好評價，參數化建模的老祖，目前卻也當不了老大。看到它我就覺得不爽，一大把年紀了還只能混在中小企業。一個月發布一個新版本，我就愣沒看出哪里新了，BUG倒是一個比一個多。界面看起來也覺得別扭（一家之言，兄弟們別扔雞蛋）。
MDT、Inventor：
Autodesk啥都搞，畢竟積累了多年資本，有錢就有發展，大家還是多多支持一下吧。
以上按功能排列（個人意見）。
2.網格劃分——連續空間的離散化。
主要軟件：
ICEM-CFD（Ansys Inc）：
最NB的CFD網格劃分軟件，主要四個模塊：Tetra（水平最高）、Hexa（用起來方便）、Global（難得的笛卡爾網格劃分軟件）、AutoHexa（算是垃圾，有那么一點點用處）。接口賊多，幾乎支持所有流行的CFD軟件！！！使用方便，一個月內可以學會，兩個月就可以針對課題努力了。這個軟件還有后處理模塊Visual3，但是目前說來還沒有聽過哪個兄弟用過，我也沒用過。在我看來，該軟件還有一個特殊的優點就是對CGNS格式支持得相當的好，一旦CGNS標準化，它就更加如魚得水了。
Gridgen（Poinwise Inc）：
你要學習網格理論，用它比較好，你要和它一起來完成網格，不能靠它自動給你個復雜網格。結構網格劃分很好。幫助文檔有些標新立異了，很多術語就是難為大家這些入門級別的，實體不叫實體，它非得說是Database，何必呢！
Gambit（Fluent Inc）：
好學、好用。就是要拖著一個Exceed當靠山，功能強大。但是占用內存比較多，常常會跑死機（不是個別的問題）。目前最新版本2.1.6，功能不見多大改善，導入幾何仍然需要手動修復。
展開 設計仿真 | 聯合仿真助力灣流航空機翼建模求解時間提升50%
但這些結構附件區域存在大量的緊固件，建模過程是十分復雜的，一般需要從全機模型的粗網格向機翼和控制表面進行過渡，核心關鍵區域需要更精細的網格。
面臨挑戰
在過去，灣流工程師使用Huth方法對連接區域的緊固件進行建模，這需要在Excel電子表格中手工計算剛度值。緊固件附近區域的控制面需要網格細化、節點需要與網格對齊，這是一個非常繁瑣耗時的過程。每個控制面附件通常有大約75個緊固件，使用Huth方法分析每個緊固件大約需要5分鐘，每個組件總共需要大約375分鐘。
之前建模方法的另一個難點是需要手動調整過渡區域的網格。灣流工程師最初使用三角形單元用于過渡語的網格，單元的拆分需要大量的手動調節，并且由于三角形單元本身的局限性也降低了求解的準確性。
圖 1: 通過三角形單元由粗四邊形網格向精細四邊形網格過渡
新機型的設計上每個控制面上都有大量的機構運動副構成，通常是方向舵、左右舷升降舵、左右舷副翼，以及所有六個擾流板。
展開 某燈泡貫流式水輪機關鍵部件CFD分析
（5）將流道體、燈泡體、轉輪體、導葉、槳葉按照結構設計尺寸裝配到一起，陣列16個導葉、4個槳葉，然后用布爾運算將流道中的燈泡體、轉輪體、導葉、槳葉減去，便生成了完整的全流道流體模型，如圖1。
圖1燈泡貫流式水輪機水體模型
1.2網格的劃分
針對計算區域結構復雜程度不同的特點，采用分塊網格技術將整個子區域（進水流道、導葉、葉片、尾水管）分別進行網格劃分，因為前流道和尾水管結構較規則，所以采用六面體結構化網格，而導葉和葉片是由相對復雜的不規則曲面構成的部件，劃分結構化網格十分困難，所以采用四面體非結構化網格。最終將各網格子單元按照模型的順序嵌套為整體網格，如圖2，共有1000多萬個網格節點。
圖2燈泡貫流式水輪機全流道網格
1.3 CFD計算方法
（1）控制方程：燈泡貫流式水輪機遵循連續方程、動量守恒方程、能量守恒方程、組分質量守恒方程、氣體狀態方程和通用控制方程。
（2）邊界條件：進口邊界為質量流量，出口邊界為給定靜壓。當壁面靜止時，設置成壁面無滑移條件；當壁面平移或者旋轉時，通過給出壁面切應力模擬壁面滑移。在動、靜交界的耦合面設成滑移網格交界面。采用SIMPLEC算法實現壓力和速度的分離求解。
（3）計算湍流模型的選取：鑒于燈泡貫流式水輪機的轉輪、導葉、流道有較多曲面，會帶來大曲率流動。為了準確地模擬這種流動，本文選用RNG k-ε湍流模型。
（4）收斂標準：收斂標準以殘差值為衡量，默認的殘差值為1×10-4。
（5）水輪機效率：
其中Q為轉輪進口的流量；△p為進出口的總壓差；M為轉輪繞旋轉軸的合力矩；ω為轉輪旋轉的角速度。
展開 
設計仿真 | 聯合仿真助力灣流航空機翼建模求解時間提升50%
但這些結構附件區域存在大量的緊固件，建模過程是十分復雜的，一般需要從全機模型的粗網格向機翼和控制表面進行過渡，核心關鍵區域需要更精細的網格。
面臨挑戰
在過去，灣流工程師使用Huth方法對連接區域的緊固件進行建模，這需要在Excel電子表格中手工計算剛度值。緊固件附近區域的控制面需要網格細化、節點需要與網格對齊，這是一個非常繁瑣耗時的過程。每個控制面附件通常有大約75個緊固件，使用Huth方法分析每個緊固件大約需要5分鐘，每個組件總共需要大約375分鐘。
之前建模方法的另一個難點是需要手動調整過渡區域的網格。灣流工程師最初使用三角形單元用于過渡語的網格，單元的拆分需要大量的手動調節，并且由于三角形單元本身的局限性也降低了求解的準確性。
圖 1: 通過三角形單元由粗四邊形網格向精細四邊形網格過渡
新機型的設計上每個控制面上都有大量的機構運動副構成，通常是方向舵、左右舷升降舵、左右舷副翼，以及所有六個擾流板。
展開 某燈泡貫流式水輪機關鍵部件CFD分析
（5）將流道體、燈泡體、轉輪體、導葉、槳葉按照結構設計尺寸裝配到一起，陣列16個導葉、4個槳葉，然后用布爾運算將流道中的燈泡體、轉輪體、導葉、槳葉減去，便生成了完整的全流道流體模型，如圖1。
圖1燈泡貫流式水輪機水體模型
1.2網格的劃分
針對計算區域結構復雜程度不同的特點，采用分塊網格技術將整個子區域（進水流道、導葉、葉片、尾水管）分別進行網格劃分，因為前流道和尾水管結構較規則，所以采用六面體結構化網格，而導葉和葉片是由相對復雜的不規則曲面構成的部件，劃分結構化網格十分困難，所以采用四面體非結構化網格。最終將各網格子單元按照模型的順序嵌套為整體網格，如圖2，共有1000多萬個網格節點。
圖2燈泡貫流式水輪機全流道網格
1.3 CFD計算方法
（1）控制方程：燈泡貫流式水輪機遵循連續方程、動量守恒方程、能量守恒方程、組分質量守恒方程、氣體狀態方程和通用控制方程。
（2）邊界條件：進口邊界為質量流量，出口邊界為給定靜壓。當壁面靜止時，設置成壁面無滑移條件；當壁面平移或者旋轉時，通過給出壁面切應力模擬壁面滑移。在動、靜交界的耦合面設成滑移網格交界面。采用SIMPLEC算法實現壓力和速度的分離求解。
（3）計算湍流模型的選取：鑒于燈泡貫流式水輪機的轉輪、導葉、流道有較多曲面，會帶來大曲率流動。為了準確地模擬這種流動，本文選用RNG k-ε湍流模型。
（4）收斂標準：收斂標準以殘差值為衡量，默認的殘差值為1×10-4。
（5）水輪機效率：
其中Q為轉輪進口的流量；△p為進出口的總壓差；M為轉輪繞旋轉軸的合力矩；ω為轉輪旋轉的角速度。
展開 【流體機械專欄】考慮簧 片閥耦合的往復活塞壓縮機三維瞬態CFD分析
壓縮機的模擬包括壓縮腔與吸排氣閥的全耦合FSI模擬，不因簡化而結果失真；
采用閥模板網格對進排氣閥進行網格劃分，采用網格變形算法解決吸氣閥、活塞掃掠體積干擾問題；
所開發的方法在一個工業Tecumseh往復壓縮機上進行了驗證，仿真結果和預測的閥門運動合理；
基于模板建模，易于使用，仿真周期快，使其成為設計和分析往復式活塞壓縮機系統的有力工具。
文章來源：合工仿真
