結構CFD的案例
關于CFD網格結構化與非結構化
拓撲其實就是房子的結構。這么理解拓撲比較容易些，以后認識多了，就能徹底通了。
生成結構化網格的軟件gridgen,icem等等都是需要你去建立拓撲，也就是結構，然后軟件好根據你的機構來建立網格，或者砌磚頭，呵呵。
非結構化網格的生成相對簡單，四面體網格基本就是簡單的填充。非結構化六面體網格生成還有些復雜的。但仍然比結構化的建立拓撲簡單多。比如gambit的非結構化六面體網格是建立在從一個面到另外一個面掃描(sweep)的基礎上的。Numeca公司的hexpress的非結構化六面體網格是用的一種吸附的方法。反正你還是要花點功夫。
另外一點就是，結構化網格可以直接應用于各種非結構化網格的CFD軟件，比如你在gridgen里面生成了一個結構化網格，用fluent讀入就可以了。fluent是非結構化網格CFD軟件，它會忽略那些結構化網格的結構信息（也就是B,I,J,K），當成簡單的非結構網格讀入。非結構化六面體網格就不能用在結構化網格的CFD求解器了。
結構化網格仍然是CFD工程師的首選。非結構化六面體網格也還湊合，四面體網格我就不喜歡了。數量多，計算慢，后處理難看。簡單說，如果非結構化即快又好，結構化網格早就被淘汰了。
總結一下：
結構化六面體：建立拓撲（所有軟件gridgen,icem什么的都是一種拓撲概念，界面不一樣罷了），生成網格
非結構化六面體：學習軟件，gambit用掃描方法，hexpress用吸附方法，按照步驟就行了。
非結構化四面體：簡單，看兩頁教程，搞定，就是簡單填充，沒什么技術含量！
其他非結構化網格，棱形等等：學習軟件，按照步驟，很容易。
不管用什么網格軟件，我們最好有比較扎實的CAD(pro/e, solidworks, UG什么的)基礎。熟練的CAD技術太重要了。
展開 CFD仿真如何對付很薄很復雜的結構？
沒有熬夜畫過網格，也不足以自稱CFD老手。
網格民工不怕幾何大，怕的是它不同方向不一樣大。
通俗地說：害怕細長條，害怕薄片，更害怕扎堆的薄片。比如熱交換器，石油化工、汽車船舶、航空航天哪哪都要用。
看外觀，熱交換器可能長這樣，一種粗獷的美：
但其內心相當細膩，管翅犬牙交錯，板翅交替排列，強迫癥渾身舒坦。
但在CFD工程師眼中，這些結構一點都不美。它們意味著軟件卡死，內存爆炸，電腦死機。。。
之前我們講過，結構有限元對付很薄的零件，通常把它簡化成殼單元：有限元分析如何應對很薄的零件？
那流體仿真呢？
CFD中沒有殼單元，而是用另一種簡化：多孔介質。
多孔介質指的是由骨架和大量微小空隙組成的物質。海綿，土壤，木材，都可以認為是多孔介質。
從流體角度看，多孔介質有兩個特點：由固體和流體組成；流體可以流過該區域，且存在流阻。
你看這兩個特點，管翅和板翅換熱器是不是也具備？于是，就可以考慮將復雜固體及其包含的空隙，整體打包，簡化為一塊多孔介質。
如此一來，什么復雜內部結構？不在乎。你只需要告訴我多孔介質的孔隙度，以及流體流過它會有多大阻力即可。
孔隙度很容易計算，就是空腔體積/總體積，但流阻計算就費功夫了。
工程領域應用最廣泛的流阻模型是達西-Forchheimer 模型，其核心思想是：總的流動損失由粘性損失和慣性損失兩部分組成，粘性損失與速度成正比，慣性損失與速度的平方成正比。
簡單總結：流阻是流速的二次函數。
接下來你可以做試驗，或者做一小段結構的三維CFD模擬，得到一些流速與壓降數據?；谶@些數據做二次曲線擬合，就得到了二次函數的系數。
天洑智能熱流體仿真軟件AICFD支持多孔介質模型。
展開 CFD結構網格與非結構網格的真相
對于結構網格來說，在數值離散過程中，需要通過結構網格節點間的拓撲關系獲得所有節點的幾何坐標，而對于非結構網格，由于節點坐標是顯式的存儲在網格文件中，因此并不需要進行任何的解析工作。
非結構網格求解器只能讀入非結構網格，結構網格求解器只能讀入結構網格。因為非結構網格求解器缺少將結構網格的幾何拓撲規則映射得到節點坐標的功能，而結構網格求解器無法讀取非結構網格，則是由于非結構網格缺少節點間的拓撲規則。當前完全的結構網格求解器已經不多了（一些古老的有限差分求解器可能還存在），大多數的求解器為非結構求解器，因此網格導出形式常常是非結構的。
因此，對于網格類型：
非結構網格或結構網格與網格存儲方式有關，與網格的形狀無關。
輸出什么類型的網格，取決于目標求解器支持什么類型的網格。
展開 組合結構化和非結構化網格：CFD 工程師的圣杯
作者：Benoit Mallol，Cadence 高級產品工程經理
在 CFD 歷史上，結構化網格最早出現，至今仍在使用。結構化網格具有幾個主要優點，例如精確度、生成速度和細胞的均勻分布。Automesh（以前稱為 Autogrid） 擅長生產這些類型的網格，非常適合具有任何葉片幾何形狀的渦輪機械應用。
隨著幾何形狀的復雜性開始增加（現在通常有超過 10k 個表面），出現了對另一種類型的網格——具有非結構化屬性的網格的需求。某些幾何形狀的問題在于它們在定義（“臟”或“不干凈”）方面缺乏準確性，并且它們沒有呈現出可以應用標準結構化網格拓撲的任何特定趨勢。CFD 用戶必須花費大量時間來定義這些新拓撲并在開始網格化之前清理幾何體。換句話說，一旦幾何圖形超出了結構化網格應用的經典范圍，爭論就會開始：我們什么時候應該堅持創建結構化網格，而不是簡單地切換到非結構化網格？
如果要考慮的唯一因素是要捕獲的物理特性和所需的精度類型，那么這個問題很容易回答。然而，還有第三個因素：流動求解器必須能夠讀取其背后的網格類型，并且由于大多數流動求解器只接受結構化或非結構化網格，這是一個雙贏的局面。
然而，這種看似雙贏的局面正是 Cadence 提供創新解決方案的地方。Cadence 在為相應應用程序提供正確技術方面享有盛譽，因此，我們的工程師在我們的 CFD 套件中開發了一個解決方案，用戶可以通過單擊在網格劃分方法之間切換，使他們不僅可以在同一項目中訪問--但也在同一個視圖中--所有幾何體的部分，無論首選的網格劃分技術如何。
對于類似葉片的幾何形狀，用戶可以應用結構化方法，對于非旋轉部件，如燃燒室、蝸殼等，用戶可以應用非結構化方法，這兩種方法都在 Automesh 中可用（非結構化模塊以前稱為 Hexpress）。
展開 
CFD結構化網格和非結構化網格【學習筆記】
從總體上來說，數值仿真計算中采用的網格可以大致分為結構化網格和非結構化網格兩大類。
1。結構化網格
結構化網格是指網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元,為六面體；在拓撲結構上矩形區域內的均勻網格，其節點定義在每一層的網格線上，且每一層上節點數都相等，但這樣復雜外形的貼體網格生產比較困難。
優點：
在結構化網格中，每一個節點及控制容積的幾何信息必須加以存儲，但該節點的鄰點關系則是可以依據網格編號的規律而自動得出的，因此數據結構簡單，不必專門存儲這類信息，這是結構化網格的一大優點；除此外，還具有的優點是：1：網格生成的速度快；2：網格生成的質量好；3：對曲面或空間的擬合大多數采用參數化或樣條插值的方法得到，區域光滑，與實際的模型更容易接近。它可以很容易地實現區域的邊界擬合，適于流體和表面應力集中等方面的計算。
缺點
適用的范圍比較窄，只適用于形狀規則的圖形。
2。非結構化網格
非結構化網格是指網格區域內的內部點不具有相同的毗鄰單元，可以是多種形狀，四面體（也就三角的形狀），六面體，棱形，也可以是六面體。與網格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同。
優點
非結構畫網格沒有規則的拓撲結構，也沒有層的概念。網格節點的分布是隨意的，因此具有靈活性，
缺點：
計算時需要較大的內存。
3。計算精度主要在于網格的質量（正交性，長寬比），并不決定于拓撲。
來源：流體空間
展開 CFD結構網格與非結構網格的真相
非結構網格求解器只能讀入非結構網格，結構網格求解器只能讀入結構網格。因為非結構網格求解器缺少將結構網格的幾何拓撲規則映射得到節點坐標的功能，而結構網格求解器無法讀取非結構網格，則是由于非結構網格缺少節點間的拓撲規則。當前完全的結構網格求解器已經不多了（一些古老的有限差分求解器可能還存在），大多數的求解器為非結構求解器，因此網格導出形式常常是非結構的。
因此，對于網格類型：
1.非結構網格或結構網格與網格存儲方式有關，與網格的形狀無關。
2.輸出什么類型的網格，取決于目標求解器支持什么類型的網格。
轉自公眾號——ANSYS學習與應用
旨在分享，若侵即刪.
展開 ICEM結構化網格重構攪拌釜CFD工作流 ￥59.9
其中，采用ICEM劃分的高質量結構網格對仿真精度起決定性作用：結構化網格的規整拓撲特性可精確捕捉攪拌區復雜渦流，確保流場計算結果可靠性；其邊界層控制能力還能有效模擬近壁面湍流特性。若網格質量不足，易導致數值擴散或收斂困難，使仿真結果偏離實際物理現象。因此，ICEM生成的高質量結構網格是獲得準確攪拌釜仿真數據的重要基礎。
ICEM結構網格劃分技術特別適合化工機械、過程裝備專業的工程師與研究生學習，尤其針對從事攪拌設備CFD仿真的研究人員。該技術能幫助流體仿真工程師解決復雜幾何的網格生成難題，對需要精確模擬攪拌流場（如混合、反應等工業應用）的專業人員極具價值。同時，也推薦CAE軟件應用工程師學習，以提升其處理旋轉機械網格的專業能力。掌握該技能可顯著提升多相流、傳質傳熱等仿真的計算精度，是從事化工設備數字化研發的核心競爭力之一。
1 導入幾何模型
在SpaceClaim軟件中完成攪拌釜三維建模并保存為專用的design.scdoc文件，隨后啟動ICEM新建項目，選擇導入模型時指定文件為design.scdoc，加載完成后通過取消勾選創建材料點等默認設置完成幾何體載入。該格式可直接保留建模軟件中的幾何特征，無需進行中間格式轉換，相較于傳統IGES/STEP導入方式更高效。導入后可在左側模型樹中調整顯示屬性，并為后續網格劃分創建對應的部件命名。
展開 CFD 方法的汽車空調風道結構優化
鄒平,牛貝貝,張成.CFD方法的汽車空調風道結構優化[J].汽車零部件,2021(08):55-58.
摘要:
利用 CFD 方法對某車型空調風道內流場進行了仿真分析, 通過對其流動過程的分析尋找出空調風道結構中存在的風量 分配不均等問題, 對汽車空調風道進行了結構優化。結果表明: 優化后的結構減少了流場內產生的渦流, 重新分配出風口風量使 其更加均勻, 空調風道性能提升同時, 整個汽車空調系統性能提升。
0 引言
隨著現代汽車工業發展, 汽車空調系統愈發完善, 已成為汽車乘坐舒適性中一個重要的影響因素。汽車 空調系統主要由壓縮機、 冷凝器、 蒸發器、 膨脹閥、 鼓風機和空調管道等部件構成, 其工作原理是通過制 冷劑在系統中循環流動的壓縮、 冷凝、 節流、 蒸發等 過程實現溫度調節。當空調系統作為一個整體工作時, 各部件之間是相互影響、 相互聯系的[1] ?？照{管道的 設計決定整個系統的壓降過程、 流場分布、 溫度分布 和風量分配, 對整個空調系統的性能有很大影響[2] 。因此, 汽車空調系統對風道的設計合理性要求嚴格。風道流場中產生渦流或阻礙流場順暢流動的結構都需 要進行優化。
近年來計算流體動力學 (CFD) 理論進一步發展, 已經成為流體機械設計初期指導的常用方法。通過 CFD 計算能夠縮短產品開發周期、 降低成本, 且能夠提供全 面準確的信息[3] 。在空調風道的設計過程中, CFD 方法 的應用可以縮短周期, 為設計方向提供準確的指導。本 文作者使用 ANSA 軟件輔助進行前處理, 通過 STARCCM+進行仿真計算, 對某車型現有空調風道流場流動 情況進行分析, 尋找其結構設計中不合理的地方, 并進 行相應的優化。
展開 ICEM CFD 學習筆記 結構網格的劃分
ICEM CFD(The Integrated Computer Engineering and Manufacturing code for Computational Fluid Dynamics)是一種專業的CAE前處理軟件。
作為專業的前處理軟件ICEM CFD可為所有世界流行的CAE軟件提供高效可靠的分析模型。它擁有強大的CAD模型修復能力、自動中面抽取、獨特的網格“雕塑”技術、網格編輯技術以及廣泛的求解器支持能力。同時作為ANSYS家族的一款專業分析環境，還可以集成于ANSYS Workbench平臺, 獲得Workbench的所有優勢。ICEM作為fluent和CFX標配的網格劃分軟件，取代了GAMBIT的地位。
ICEM CFD的出現是結構網格劃分領域的一個重大突破，它可以經由使用者不斷優化調整，畫出十分完美的結構網格。但其缺點也十分明顯：學習成本較高，需要花費大量時間來學習并適應ICEM的網格劃分方式，學習如何優化并獲得令人滿意的結構網格。
今天以下圖的
三通管為例，介紹一下如何在ICEM中進行簡單的結構網格劃分。
第一步：導入模型。
此模型較為簡單，既可以從專業的建模軟件中導入，也可以直接在ICEM中通過基礎的點線面建模建成。
第二步：右鍵Geometry中的Surfaces，勾選Solid&Wire和Transparent,幫助我們更好地觀察模型的幾何結構。
第三步：構建拓撲識別
點擊幾何下的幾何修復
點擊第一項構建拓撲識別，并應用
這個過程可以幫助我們判斷模型是否存在瑕疵。拓撲后可能出現三種顏色的線，
黃色說明只有一個面和這條線關聯，說直白點也就是面的邊界線。
展開 基于CFD的離心通風機結構優化方法與試驗對比
基于CFD的離心通風機結構優化方法與試驗對比
一、離心通風機數值計算模型及分析
1.1 網格劃分及計算方法的確定
現以我院設計的A型離心通風機為研究對象，該風機由于其自身小流量、高壓力、低噪聲的特性，廣泛應用于特殊用途，受到客戶的一致好評。然而，在實際應用中，客戶反映該型號風機的噪聲特性不是很穩定，某單臺風機的噪聲值甚至超過限定值，靜壓也稍偏高。圖1、圖2分別為該型號風機改進前的結構簡圖及葉輪示意圖，風機采用非常規蝸舌、長短葉片，其基本設計參數：葉輪直徑D=560mm，設計流量Qv=1000m3/h，設計靜壓psF=4500Pa ，噪聲限定值≤75dB（A）。
由于風機的結構較復雜且屬于不規則形狀，網格劃分采用三維非結構化網格。相對于結構化網格，非結構化網格計算過程比較復雜，但局部加密比較容易，對不規則空間適應能力較強，易于顯示流場的細微結構。本文選用四面體非結構化網格對計算模型進行網格劃分，共生成了615455個網格。整個流場按主要部件劃分為3個計算區域，即：1——進口模擬管段；2——風機機殼內靜止段加出口模擬管段；3——風機葉輪旋轉區域段，各區域單獨生成合適的網格，相鄰的區域共用同一個面，享用相同的網格節點。其中區域3為運動域。
由于風機模型含旋轉的動邊界和靜止不動的靜邊界，因此，旋轉葉輪和靜止機殼之間的耦合采用了多參考坐標性模型（MRF）。計算采用三維雷諾平均守恒型定常Navier-Stokes方程和k-ε標準兩方程湍流模型；壁面附近應用標準壁面函數。
展開 ICEM-CFD復雜結構網格案例
復雜結構化網格案例展示
CFD-3D結構中的內部2D幾何邊界案例
CFD-3D結構中的內部2D幾何邊界案例
在一些3D模型中，可能會存在一些薄壁結構，在計算時可以將其簡化為2D幾何，如計算室內環境時的墻壁，往往就可以將其當作二維的平面來對待。對于此類模型，在利用ICEM CFD進行Block網格劃分過程中，需要進行特殊處理，否則這些2D面不會生成網格。本案例以一個簡單的幾何演示此類幾何的網格生成方式。
幾何模型如圖1所示，該模型為一矩形流道中存在阻擋的壁面。
圖1 幾何模型
1.
創建各種Part
目前只需要創建兩個Part：入口、出口及障礙壁面。
CFD前處理：結構化網格將永遠存在
由于非結構化網格在解決復雜幾何形狀的邊界層、尾流和其他流動特征方面提供了有希望的結果，人們可能會得出這樣的結論：結構化網格將很快退出市場，因為其生成時間較長的名聲。相反，結構化網格為您提供了非結構化網格可能缺乏的兩件事，即質量和控制，并且由于網格的選擇在解決方案的準確性中起著重要作用，因此很明顯結構化網格將繼續存在！
圖 1. 為專為噪聲計算而設計的多元件翼型生成的結構化網格。
使用結構化網格的優點
時間與記憶
使用結構化網格，可以用比四面體更少的六邊形填充相同的體積，從而減少單元數，從而減少 CFD 計算時間和內存使用量。結構化網格通常具有與非結構化網格不同的拓撲結構，因此很難進行直接的單元計數比較。最簡單的是，每個六面體可以分解為五個共享邊緣的四面體，在相同的流場分辨率下，單元數量減少 5:1。當生成解析長度尺度變化很大的網格時，減少單元數的好處變得非常明顯。
解決
流體的流動通常會在一個方向上表現出較強的梯度，而在橫向方向上表現出較溫和的梯度（例如，邊界層、剪切層、尾流）。在這些情況下，可以在具有高縱橫比（大約一千或更多）的六角網格上輕松生成高質量的單元。在高度拉伸的四面體上生成精確的 CFD 解決方案要困難得多。（另外，并非所有拉伸的四邊形都相等，具體取決于最大夾角。）
結盟
當網格與主要流動方向對齊時，CFD 求解器可以更好地收斂并產生更準確的結果。結構化網格中的對齊幾乎是隱式實現的，因為網格線遵循幾何圖形的輪廓（與流一樣），而非結構化網格中則沒有這種對齊。
可定義正常
當存在垂直于墻壁或尾流等特征的明確定義的計算方向時，邊界條件和湍流模型的應用效果很好。橫向法線很容易在結構化網格中定義。
圖2 . 結構化網格非常適合渦輪機械應用。
展開 ICEM-CFD 復雜結構化網格
復雜結構化網格案例圖片展示
Blazek版非結構網格CFD求解器案例分析03：
顯然這些信息是不足以支撐CFD計算的，比如面之間的相鄰關系、線的中心信息等等，這些都是通過這部分信息完成的。處理完成之后會輸出必要的網格信息，如圖6所示。
