Fluent網(wǎng)格劃分
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
Fluent網(wǎng)格劃分的視頻教程
(補充ICEM網(wǎng)格劃分)基于SCDM+FM+Fluent的螺旋槳+無人機模型的特性分析
本課程從SCDM的模型處理開始，到Fluent Meshing的劃分網(wǎng)格，再到Fluent設(shè)置，最后CFD-POST的后處理，詳細介紹了無人機-螺旋槳整體模型下的螺旋槳動態(tài)特性分析的過程。 包括SCDM的模型簡化，修復，多計算域的創(chuàng)建。fluent Meshing的網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格修復，質(zhì)量提升，附面層網(wǎng)格劃分。
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fluent meshing網(wǎng)格劃分
fluent meshing專題培訓，從基礎(chǔ)到熟悉，解決網(wǎng)格劃分問題導致結(jié)果不收斂。
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Fluent網(wǎng)格劃分的實例教程
第 1 單元：使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分進行 CFD 流動分析：（i） 課程簡介（ii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過殼管換熱器進行 CFD 傳熱分析（iii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過逆流換熱器進行 CFD 傳熱分析 （iv） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過錯流換熱器進行 CFD 傳熱分析 （v） 通過冷凝器換熱器進行 CFD 傳熱分析ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分（vi） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過板式換熱器進行 CFD 傳熱分析（vii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過表面冷凝器進行 CFD 傳熱分析（viii） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過特殊類型換熱器進行 CFD 流體混合（ix） 使用 ANSYS Fluent 容錯網(wǎng)格劃分通過排氣歧管進行 CFD 傳熱分析 （x） CFD 傳熱分析使用ANSYS Fluent容錯網(wǎng)格劃分通過催化轉(zhuǎn)化器進行裂解（習） 使用ANSYS Fluent容錯網(wǎng)格劃分通過風洞進行CFD傳熱分析（xii） 使用ANSYS Fluent容錯網(wǎng)格劃分通過文丘里計進行CFD傳熱分析（xiii） 使用ANSYS Fluent容錯網(wǎng)格劃分通過擴展器進行CFD傳熱分析（xiv） 使用ANSYS Fluent容錯網(wǎng)格劃分通過熱管進行CFD傳熱分析（xv） CFD共軛傳熱分析使用ANSYS Fluent Fault Tolerant網(wǎng)格劃分單元2：使用ANSYS Fluent Watertight Geometry進行CFD流動分析：（i） 通過風洞的CFD防水幾何工作流程（ii） 使用ANSYS Fluent水密幾何的CFD異質(zhì)流體混合單元3：使用常規(guī)ANSYS Fluent Flow進行CFD流動分析（i）使用
展開 本教程介紹離心泵性能仿真前處理過程，借助Fluent Meshing 2020R1版本中的Fault-tolerant Meshing 工作流，讓離心泵計算域網(wǎng)格劃分變得簡單、高效；
一、SCDM模型處理
由Solidworks軟件對離心泵三維模型進行建模，主要包括蝸殼，帶有蓋板的葉輪兩部分；
模型導入SCDM中，創(chuàng)建輔助面，封閉葉輪和蝸殼，用于蝸殼和葉輪水體的抽取；
注，適當延長Caps生成線，避免由于旋轉(zhuǎn)造成模型的不封閉（軟件兼容問題）
注，把蝸殼模型和“caps”定義一個組件，作為一個“Object”，避免抽取流體域失敗（提示有漏洞）；葉輪模型通過選中葉輪出口邊線進行填充，“con”定義為單獨組件，用于創(chuàng)建“Construction Surface”，應(yīng)用“Surface Mesh”；通過群組功能創(chuàng)建“Inlet”和“Outlet”邊界，用于模型封閉抽取流體域；
模型另存為“*fmd”格式；
二、Fluent Meshing網(wǎng)格劃分
1、啟動FM 2020R1，選擇“FTM”工作流，加載離心泵幾何模型；
2、模型描述；
封閉葉輪進口，蝸殼出口；創(chuàng)建“Construction Surface”；分別定義蝸殼材料點和葉輪材料點；
3、更新計算域（“Wrap”抽取蝸殼流體域，“Surface mesh”基于創(chuàng)建的“Construction Surface”抽取葉輪水體域）；
4、尺寸函數(shù)定義，“Curvature”尺寸函數(shù)定義；
“Proximity”尺寸函數(shù)定義；
限制“交界面”網(wǎng)格尺寸不超過20mm；
5、面網(wǎng)格生成；
6、添加兩層邊界層，填充體網(wǎng)格，體網(wǎng)格數(shù)約120萬；
三、Fluent MRF求解
旋轉(zhuǎn)域定義
展開 ，“Surface mesh”基于創(chuàng)建的“Construction Surface”抽取葉輪水體域）；
4、尺寸函數(shù)定義，“Curvature”尺寸函數(shù)定義；
“Proximity”尺寸函數(shù)定義；
限制“交界面”網(wǎng)格尺寸不超過20mm；
5、面網(wǎng)格生成；
6、添加兩層邊界層，填充體網(wǎng)格，體網(wǎng)格數(shù)約120萬；
三、Fluent MRF求解
旋轉(zhuǎn)域定義，葉輪繞“X”軸逆時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速340r/min；
定義動域和靜域間的“Interface”；
壓力分布云圖；
離心泵水力效率計算公式（Fluent Moment 查看離心泵扭矩M-N/S）；
四、總結(jié)
目前，對于離心泵CFD仿真應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，計算仿真精度也非常高；
筆者之前也做過多次關(guān)于離心泵的仿真分析，但不確認是什么原因（可能是三維軟件軟件間的兼容性問題）導致拿到的三維模型導入ANSYS CFD前處理軟件后，對蝸殼和葉輪進行封閉，流體域抽取以及網(wǎng)格劃分操作比較繁瑣和耗時，尤其是對“Interface”的處理（封閉面與模型間存在漏洞，葉輪和蝸殼水體域共節(jié)點網(wǎng)格失敗等等）；
而現(xiàn)如今，借助Fluent Meshing的“Fault-tolerent Meshing”工作流能夠大大的減低模型前處理和網(wǎng)格的難度，提高工作效率，所以忍不住趕緊整理分享，希望對大家的
展開 摘要：
本案例利用Fluent Meshing對固定翼無人機進行網(wǎng)格劃分，采用全多面體網(wǎng)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(wǎng)格基礎(chǔ)，還通過標準化流程支持氣動-結(jié)構(gòu)耦合、控制仿真等跨學科研究，兼顧工程效率與計算經(jīng)濟性。
特別適合無人機設(shè)計工程師快速掌握復雜氣動外形的工業(yè)級網(wǎng)格生成策略、CFD工程師學習多物理場仿真的網(wǎng)格適應(yīng)性優(yōu)化方法，以及航空航天領(lǐng)域研究人員構(gòu)建高升力構(gòu)型數(shù)值模擬的技術(shù)框架。
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1 導入幾何模型
在固定翼無人機流場仿真中，Fluent Meshing的網(wǎng)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(jié)構(gòu)（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(xiàn)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(shè)置為0.01mm，消除拓撲結(jié)構(gòu)中的自由邊，這一過程需特別注意機翼前緣曲率突變區(qū)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(gòu)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(yīng)。對于包含發(fā)動機進氣道的內(nèi)流場，需封閉進排氣口形成獨立流體域。此時通過在機身內(nèi)部指定流體域標記點，結(jié)合Wrap功能生成包裹網(wǎng)格，該過程需調(diào)整包裹增長率至1.3以避免機翼尖端（厚度僅0.8mm處）的網(wǎng)格穿透現(xiàn)象。
展開 多面體對稱機型網(wǎng)格劃分加fluent計算，含全部模型文件，網(wǎng)格文件和fluent文件
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Fluent網(wǎng)格劃分的最新內(nèi)容
用hypermesh劃分網(wǎng)格時，為啥用過渡性細化網(wǎng)格時，過渡區(qū)域無網(wǎng)格
</p><p><strong>PART/1</strong></p><p><strong><em>范式轉(zhuǎn)移：從“本地單機”到“云端協(xié)同”</em></strong></p><p>傳統(tǒng)飛機研發(fā)的設(shè)計仿真流程，是一個線性且高度依賴本地算力的過程：</p><p>設(shè)計師用CATIA繪制三維模型，另存為STEP格式，發(fā)給仿真工程師；仿真工程師導入Abaqus或Fluent，劃分網(wǎng)格、求解計算，生成GB級的結(jié)果文件
課時：68 講（總時長 42 小時）
課程大小：42GB
課程目標掌握高級網(wǎng)格劃分技術(shù)與網(wǎng)格變形工具，提升你的有限元分析前處理能力。
學習收獲
學習修復 CAD 模型缺陷、提取中面，并借助 ANSA 的高級工具與自動化功能，創(chuàng)建高質(zhì)量的殼單元和實體單元網(wǎng)格。
精通殼單元與實體單元的批量網(wǎng)格劃分方法，熟練生成結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，
參考文獻《Large-deformation crystal plasticity simulation of microstructure and microtexture evolution through adaptive remeshing》
在我們進行大變形晶體塑性時，做到后期，最常見的“翻車點”不是本構(gòu)收斂性問題，而是網(wǎng)格畸變：單元被壓扁/拉長后，數(shù)值誤差會明顯放大，輕則結(jié)果不準，
Easypbc插件需要相對面的節(jié)點一一對應(yīng)，方便后續(xù)點對點周期性邊界條件的施加，如果節(jié)點不是一一對應(yīng)的就會導致插件報錯。那么如何劃分周期性網(wǎng)格呢？
1.有些人是在Hypermesh中劃分的，該方法我也嘗試過。在導入到ABAQUS后，Mapping accuracy默認1E-07時，無法創(chuàng)建一一對應(yīng)哪個的節(jié)點集合。只有將其放大，例如1E-03才可以。所以該方法既有較高的學習成本，網(wǎng)格質(zhì)量也一般。
利用 ANSYS Fluent 動態(tài)網(wǎng)格進行渦輪泵仿真的方法
在芯片仿真分析中，PCB板上分布著大量結(jié)構(gòu)相似的元器件模型，如何快速簡化并劃分這些元器件的網(wǎng)格成為仿真工程師的一大挑戰(zhàn)。本項目來源于某廠商的芯片仿真實際案例，主要利用 HyperMesh 提供的Python二次開發(fā)腳本，實現(xiàn)了芯片類元器件的全自動網(wǎng)格劃分（六面體網(wǎng)格）。
腳本的主要功能如下：
模型簡化，主體簡化為長方體，引腳保留主要幾何形狀；
網(wǎng)格密度設(shè)置；
網(wǎng)格位置重置；
網(wǎng)格質(zhì)量檢查
meshing進行網(wǎng)格劃分，增加固體域網(wǎng)格劃分，不做過多闡述：
3 FLUENT 設(shè)置
3.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導入
首先導入網(wǎng)格，由于是三部分網(wǎng)格，因此需要通過附加case的方式，將其余兩部分網(wǎng)格導入，然后勾選穩(wěn)態(tài)計算，具體設(shè)置如下圖所示
1 workbench 設(shè)置
本案例的計算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導入幾何
依據(jù)相關(guān)文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：
2.2 網(wǎng)格設(shè)置
采用Fluent meshing進行網(wǎng)格劃分，對泄漏孔附近網(wǎng)格進行加密，具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示
meshing進行網(wǎng)格劃分，增加固體域網(wǎng)格劃分，不做過多闡述：
采用 Fluent meshing 進行網(wǎng)格劃分，層鋪區(qū)域采用四面體網(wǎng)格劃分。
