網(wǎng)格拼接
關(guān)注創(chuàng)建者：laplacianFoam 創(chuàng)建時(shí)間：2019-11-07
網(wǎng)格拼接的視頻教程
基于ICEM的翼型多域拼接結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分
1.翼型結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方法； 2.ICEM多域網(wǎng)格拼接方法； 3.提供源文件與后期答疑
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網(wǎng)格拼接的實(shí)例教程
拿basic里的模型來做例子，如圖，模型中少了一塊
用fill gap-cons可以完成，如圖，選擇周邊的線即可
但是一個(gè)問題是，在過渡區(qū)域，網(wǎng)格沒有按照特征線來走
那么在特征線附近，似乎必須手動(dòng)創(chuàng)建幾何，才能得到想要的單元。
那么如圖：在通過abcd四個(gè)點(diǎn)來創(chuàng)建幾何線（為了ab處和旁邊的幾何對(duì)應(yīng)），再得到區(qū)域1，然后做mesh，然后通過fillgap把上面的區(qū)域2也補(bǔ)出來。
到此為止，特征線ab確實(shí)保留了。
然后對(duì)一些節(jié)點(diǎn)沒合上的地方用deck-grid-paste來合并。后面也許還需要導(dǎo)出網(wǎng)格，然后再導(dǎo)入，然后局部smooth。
本文首先利用MSC.Apex軟件對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階四面體單元網(wǎng)格自動(dòng)劃分，并驗(yàn)證其建模有效性，可替代人工六面體建模；再介紹單元拼接建模，對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階四面體和六面體網(wǎng)格拼接，通過模態(tài)頻率和模態(tài)振型兩個(gè)方面驗(yàn)證建模的工程實(shí)用性，該方式兼顧了四面體建模的快速性和六面體網(wǎng)格易于編輯的優(yōu)點(diǎn)，具備較高的工程創(chuàng)新性，可推廣使用。
關(guān)鍵詞：有限元建模;復(fù)雜結(jié)構(gòu);二階四面體;模態(tài);
1 引言
大型航天裝備結(jié)構(gòu)由多個(gè)艙段連接組成，艙段包含主體結(jié)構(gòu)、蒙皮、各類安裝支架和單機(jī)，當(dāng)前隨著型號(hào)飛行樣式越來越新、飛行速度越來越高，艙段集成度也越高，結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜[1]。此外由于裝備研制周期要求縮短[2]，概念設(shè)計(jì)能力需求增強(qiáng)，仿真迭代設(shè)計(jì)工作增多，因此復(fù)雜艙段結(jié)構(gòu)的快速有限元網(wǎng)格劃分技術(shù)有著廣泛的航天應(yīng)用背景。當(dāng)前各研究單位仍然是采用有限元法建立裝備動(dòng)力學(xué)模型，通過該模型完成相關(guān)動(dòng)力學(xué)特性預(yù)示和優(yōu)化工作，作為顫振計(jì)算、穩(wěn)定控制等計(jì)算輸入[3]，為提升相關(guān)工作計(jì)算精度，需建立較為準(zhǔn)確的有限元網(wǎng)格模型。目前已被行業(yè)廣泛接納的是六面體網(wǎng)格建模，該方式具備單元規(guī)模相對(duì)少、變形特性好、收斂速度快、求解精度高和計(jì)算資源需求低等優(yōu)點(diǎn)，是網(wǎng)格建模的首選方式[4]。但六面體網(wǎng)格具有復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系且模型適應(yīng)能力差，對(duì)于不規(guī)則外形結(jié)構(gòu)，連續(xù)完整的六面體有限元模型網(wǎng)格生成比較困難。因此，研究復(fù)雜體的快速有效建模具有重要的工程價(jià)值。
以前由于受制于計(jì)算機(jī)、軟件計(jì)算能力和軟件網(wǎng)格劃分條件，設(shè)計(jì)人員建立的裝備體模型一般為梁?jiǎn)卧驓卧Ｐ停Ｐ偷膯卧?guī)模較小，建模等效處理較為依賴設(shè)計(jì)人員建模經(jīng)驗(yàn)，且預(yù)示精度存在不確定性，不能依據(jù)局部響應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
展開 大規(guī)模高精度：滿足各專業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谌我鈪^(qū)域大小、任意網(wǎng)格規(guī)模以及任意精細(xì)程度的需求。
維護(hù)成本低，可以進(jìn)行局部更新：當(dāng)數(shù)據(jù)有所更新時(shí)，將整個(gè)模型進(jìn)行更新是非常耗時(shí)耗力的，所以整個(gè)基礎(chǔ)模型需要支持局部更新。
基礎(chǔ)三維地質(zhì)模型
三、城市三維地質(zhì)模型的關(guān)鍵技術(shù)是什么？
多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)：要能利用各種來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行地質(zhì)建模，無論是地球物理數(shù)據(jù)、地球化學(xué)數(shù)據(jù)還是鉆孔數(shù)據(jù)。
復(fù)雜地層、斷層建模技術(shù)：處理任意復(fù)雜地質(zhì)情況，如地層殲滅、透鏡體、復(fù)雜逆斷層等，建立完備的三維地質(zhì)基礎(chǔ)模型。
網(wǎng)格剖分技術(shù)：能夠在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造模型約束下進(jìn)行大規(guī)模三維體網(wǎng)格生成，作為屬性模型的基礎(chǔ)。所生成的網(wǎng)格需要準(zhǔn)確匹配地質(zhì)構(gòu)造模型的幾何形狀，在地層斷裂和尖滅處不能出現(xiàn)鋸齒效應(yīng)等嚴(yán)重偏離構(gòu)造模型幾何形態(tài)的現(xiàn)象。
高精度網(wǎng)格拼接技術(shù)，支持多人并行工作：一個(gè)人建一個(gè)城市的基礎(chǔ)地質(zhì)模型是要耗費(fèi)大量時(shí)間的且?guī)缀醪豢尚校孕枰呔?em>網(wǎng)格無縫拼接技術(shù)，從而支持多人并行工作，并使整個(gè)模型支持任意局部的調(diào)用。
與地下建筑物融合技術(shù)：若想支持城市規(guī)劃中的應(yīng)用，則需要對(duì)自然物體與人造物體進(jìn)行統(tǒng)一建模，將人造物網(wǎng)格與地質(zhì)模型網(wǎng)格進(jìn)行融合，使數(shù)值模擬技術(shù)的普及應(yīng)用成為可能。
可視化技術(shù)：通過LOD多分辨率顯示，滿足用戶對(duì)不同尺度、不同精度的模型需求。能夠支持互聯(lián)網(wǎng)用戶通過瀏覽器對(duì)大規(guī)模的構(gòu)造模型和屬性模型進(jìn)行三維可視化，不能要求用戶安裝插件，可支持主流瀏覽器；實(shí)現(xiàn)自由觀察、自由剖切和挖取等交互功能。
展開 原因:
interface后的兩個(gè)體的交接面,fluent以將其作為內(nèi)部流體處理（非重疊部分默認(rèn)為wall，合并后網(wǎng)格會(huì)在某些地方發(fā)生畸變，導(dǎo)致合并失敗.也可能準(zhǔn)備合并的兩個(gè)面幾何位置有誤差,應(yīng)該準(zhǔn)確的在同一幾何位置(合并的面大小相等時(shí)),在合并之前要合理分塊
解決方法:
為了避免網(wǎng)格發(fā)生畸變(可能一個(gè)面上的網(wǎng)格跑到另外的面上了),可以一面網(wǎng)格粗,一面網(wǎng)格細(xì),避免; 再者就是通過將一個(gè)面的網(wǎng)格直接映射到另一面上的,兩個(gè)面
默認(rèn)為interior.也可以將網(wǎng)格拼接一起.
格物云CAE流體力學(xué)模塊，基于有限體積方法求解納維-斯托克斯方程，可以處理二維、三維，穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)，層流或湍流，不可壓或微可壓流體，等溫或非等溫等多種計(jì)算問題，支持結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及混合類型的網(wǎng)格和網(wǎng)格拼接、拉伸、周期性邊界、動(dòng)網(wǎng)格等多種前處理方法，可以涵蓋多種工業(yè)應(yīng)用物理模塊。
格物云CAE水動(dòng)力模塊，適用于進(jìn)行1D/2D/3D水動(dòng)力學(xué)、深海及近海區(qū)域波浪傳播、波浪振動(dòng)特性、泥沙遷移及海床形態(tài)變化、水質(zhì)污染等多種環(huán)境流體現(xiàn)象的仿真模擬和耦合計(jì)算，提供一維水動(dòng)力&泥沙模塊、二維及三維模塊、波浪傳播模塊、波浪解析模塊、水質(zhì)模塊、高級(jí)水質(zhì)模塊、泥沙輸送模塊以及河冰模塊等計(jì)算模塊。
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AICFD 2024R1全新升級(jí)幾何網(wǎng)格模塊，支持復(fù)雜幾何的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成，整個(gè)流程人工干預(yù)少，生成網(wǎng)格質(zhì)量高，具體如下：
◆ 豐富網(wǎng)格劃分工具箱：全流程支持“幾何導(dǎo)入-面網(wǎng)格設(shè)置-體網(wǎng)格設(shè)置-邊界層設(shè)置-局部加密-質(zhì)量檢查”的業(yè)務(wù)閉環(huán)，操作高效簡(jiǎn)潔、功能魯棒性強(qiáng)；
圖2 AICFD水泵網(wǎng)格劃分案例
◆ 支持非共形交界面與多面體網(wǎng)格：軟件支持復(fù)雜幾何模型的非共形網(wǎng)格交界面拼接
本文首先利用MSC.Apex軟件對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階四面體單元網(wǎng)格自動(dòng)劃分，并驗(yàn)證其建模有效性，可替代人工六面體建模；再介紹單元拼接建模，對(duì)某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階四面體和六面體網(wǎng)格拼接，通過模態(tài)頻率和模態(tài)振型兩個(gè)方面驗(yàn)證建模的工程實(shí)用性，該方式兼顧了四面體建模的快速性和六面體網(wǎng)格易于編輯的優(yōu)點(diǎn)，具備較高的工程創(chuàng)新性，可推廣使用。
格物云CAE流體力學(xué)模塊，基于有限體積方法求解納維-斯托克斯方程，可以處理二維、三維，穩(wěn)態(tài)或非穩(wěn)態(tài)，層流或湍流，不可壓或微可壓流體，等溫或非等溫等多種計(jì)算問題，支持結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及混合類型的網(wǎng)格和網(wǎng)格拼接、拉伸、周期性邊界、動(dòng)網(wǎng)格等多種前處理方法，可以涵蓋多種工業(yè)應(yīng)用物理模塊。
ICEM 可以將復(fù)雜幾何體分割成簡(jiǎn)單幾何體，分別劃分網(wǎng)格后，進(jìn)行網(wǎng)格拼接。在網(wǎng)格拼接的交界面上，ICEM 會(huì)使兩個(gè)面上的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目相等，這樣就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何體網(wǎng)格劃分。
不過個(gè)人覺得網(wǎng)格的質(zhì)量有時(shí)候不是很重要，直接生成非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格，再定義下邊界層，就 Ok 啦。
解決方法：為了避免網(wǎng)格發(fā)生畸變(可能一個(gè)面上的網(wǎng)格跑到另外的面上了)，可以一面網(wǎng)格粗,一面網(wǎng)格細(xì)避免； 再者就是通過將一個(gè)面的網(wǎng)格直接映射到另一面上的，兩個(gè)面默認(rèn)為interior.也可以將網(wǎng)格拼接一起.
17 依據(jù)實(shí)體在GAMBIT建模之前簡(jiǎn)化時(shí)，必須遵循哪幾個(gè)原則？
高精度網(wǎng)格拼接技術(shù)，支持多人并行工作：一個(gè)人建一個(gè)城市的基礎(chǔ)地質(zhì)模型是要耗費(fèi)大量時(shí)間的且?guī)缀醪豢尚校孕枰呔?em>網(wǎng)格無縫拼接技術(shù)，從而支持多人并行工作，并使整個(gè)模型支持任意局部的調(diào)用。
與地下建筑物融合技術(shù)：若想支持城市規(guī)劃中的應(yīng)用，則需要對(duì)自然物體與人造物體進(jìn)行統(tǒng)一建模，將人造物網(wǎng)格與地質(zhì)模型網(wǎng)格進(jìn)行融合，使數(shù)值模擬技術(shù)的普及應(yīng)用成為可能。
拿basic里的模型來做例子，如圖，模型中少了一塊
用fill gap-cons可以完成，如圖，選擇周邊的線即可
但是一個(gè)問題是，在過渡區(qū)域，網(wǎng)格沒有按照特征線來走
那么在特征線附近，似乎必須手動(dòng)創(chuàng)建幾何，才能得到想要的單元。
那么如圖：在通過abcd四個(gè)點(diǎn)來創(chuàng)建幾何線（為了ab處和旁邊的幾何對(duì)應(yīng)），再得到區(qū)域1，然后做mesh，然后通過fillgap把上面的區(qū)域2也補(bǔ)出來
但如果涉及到粘性影響的話，尤其在壁面處，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有一定優(yōu)勢(shì)，并且其對(duì)外形適應(yīng)性差的缺點(diǎn)，也可以通過多塊拼接網(wǎng)格解決。事實(shí)上，目前有的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格軟件，也開始借鑒結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，在壁面處進(jìn)行了類似結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的處理，如cfx的壁面加密功能。
一般來說，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)走向（這里假設(shè)計(jì)算過程中物理量定義在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上）貼近流動(dòng)方向，那么計(jì)算的結(jié)果就要好一些。對(duì)于不是非常復(fù)雜的流動(dòng)。
以將其作為內(nèi)部流體處理（非重疊部分默認(rèn)為wall，合并后網(wǎng)格會(huì)在某些地方發(fā)生畸變，導(dǎo)致合并失敗.也可能準(zhǔn)備合并的兩個(gè)面幾何位置有誤差,應(yīng)該準(zhǔn)確的在同一幾何位置(合并的面大小相等時(shí)),在合并之前要合理分塊
解決方法:
為了避免網(wǎng)格發(fā)生畸變(可能一個(gè)面上的網(wǎng)格跑到另外的面上了),可以一面網(wǎng)格粗,一面網(wǎng)格細(xì),避免; 再者就是通過將一個(gè)面的網(wǎng)格直接映射到另一面上的,兩個(gè)面
默認(rèn)為interior.也可以將網(wǎng)格拼接一起
