邊界層網格劃分的案例
流體網格為什么有邊界層劃分
求解高雷諾數繞流問題時，可把流動分為邊界層內的粘性流動和邊界層外的理想流動兩部分，分別迭代求解。邊界層有層流、湍流、混合流 ，低速（不可壓縮）、高速（可壓縮）以及二維、三維之分。由于粘性與熱傳導緊密相關，高速流動中除速度邊界層外，還有溫度邊界層。
三、邊界層厚度
邊界層內從物面 （當地速度為零）開始，沿法線方向至速度與當地自由流速度U 相等（嚴格地說是等于0.990或0.995U）的位置之間的距離，記為δ 。
邊界層厚度與流動的雷諾數、自由流的狀態、物面粗糙度、物面形狀和延展范圍都有關系。由繞流物體頭部（前緣）起，邊界層厚度從零開始沿流動方向逐漸增厚。當空氣流的雷諾數為Rex=10時，在距前緣1米處，平板上層流邊界層的厚度為3.5毫米。在平滑平板上，層流邊界層的厚度。
四、層流邊界層
流體繞物體流動時，在物體的前端或上游部分的邊界層，一般是層流邊界層。沿曲面的層流邊界層。由于外流速度有變化，與平板有所不同，但速度分布大致類似。緊貼物面的速度梯度較大，因而剪應力也較大。物面上的剪應力為：
式中， 為流體動力粘性系數。算出了τ0，就可求出物面的摩擦阻力系數和摩擦阻力。
展開 [教程]hypermesh CFD邊界層網格劃分CFD-1200: CFD Meshing with
Open the Model File
安裝目錄下的： manifold_inner_cylinder.hm 網格文件。
3. Check That the Surface Elements Define a Closed Volume
4. Generate a BL Distributed Thickness Loading to Prevent Boundary Layer Interference
5. Generate the Boundary Layer and Tetrahedral Core Mesh
點Mesh生成邊界層體網格。
合理控制修改層數、第一層厚度、增長率等參數，使得邊界層不超出壁面
6. Mask Elements to Inspect the Boundary Layers’ Thickness on Thinner Areas
7. Arrange Volume and Surface Components Before Exporting the Mesh for CFD Solvers
展開 如何模擬時變磁場中的導體
為了正確模擬各種情況，我們應知道該使用哪一類有限元網格。在較高頻率下，電流越來越接近邊界，所以需要更精細的網格來解析場的空間變化。不過，場只在垂直于邊界的方向上劇烈變化，而在沿線圈周長的方向上變化緩慢。
上述情況很適合使用邊界層網格劃分功能，它能夠在垂直于邊界的方向上插入薄單元，如下圖所示。根據線圈內電流分布的目標解析精度，你可以將邊界層單元的厚度設為集膚深度的 0.5~1 倍，并使用至少兩個或者多達八個甚至以上的邊界層單元。另一方面，當頻率足夠低時，根本不需要邊界層網格劃分。
不同頻率對應的導線網格，與上文的電流分布圖一致。
等效邊界條件
上圖表明，在較高的頻率下，延伸到線圈內部的電流分布微乎其微。所以事實上，我們可以認為當頻率足夠高時，電流在表面上 流動。既然如此，我們便可以使用阻抗 邊界條件，并且不需要模擬線圈的任何 內部區域，如下圖所示。
使用阻抗邊界條件的模型的示意圖及網格。
這種方法可以減少了相當大的計算量，因為現在我們只需要對空氣域劃分網格，然后應用阻抗邊界條件。顯然，我們會丟失一些信息：導體內的電流分布。但是，如果我們對這些信息不感興趣，這一方法便是對導體內部劃分網格的最優替代方案。下面第一張繪圖顯示了利用阻抗 邊界條件和包含邊界層網格的線圈域模型計算的線圈損耗與頻率之間的關系。
使用線圈域模型和 阻抗邊界條件計算的損耗結果繪圖。
下圖繪制了利用阻抗 邊界條件與利用明確的域模型計算的損耗之比，并繪制了該比率同導線半徑與集膚深度的比率之間的關系。零件的特征尺寸（此例為半徑）接近于集膚深度的十倍，利用兩種方法計算的損耗大小相近。
損耗比同物體尺寸與集膚深度之比的關系繪圖。
根據上圖我們可以推斷出，只要與所模擬的導體尺寸相比，集膚深度相對較小，阻抗 邊界條件就可以準確預測總損耗。
展開 FLUENT網格必須做邊界層加密嗎？
工業上的流動問題大部分是湍流問題，當我們采用湍流模型來模擬這些流動的時候，如何處理固體壁面附近的邊界層是一個問題。按照FLUENT的User’s Guide[1]的指導，壁面附近的網格在垂直于壁面的方向應當適當加密，以準確地模擬邊界層的效應。但是，很多人在實際計算的時候，往往不對網格做邊界層加密（圖1），這是令人比較困惑的。
圖1 文獻[2]的物理模型和計算時使用的網格。該文獻的內容是計算一個截止閥內部的湍流流動?？梢钥闯鲎髡卟]有對網格做邊界層加密。
一方面，無論是按照FLUENT User’s Guide的指導還是按照湍流模型近壁面處理的有關知識，對壁面進行邊界層加密是必要的。另一方面，我們又看到很多人在實際計算中并沒有做邊界層加密，而且計算結果往往還和實驗測量值符合。這到底是什么回事呢？我們在實際計算的時候，是否必須對網格做邊界層加密呢？
這取決于所計算的問題的性質。如果在我們所計算的問題中，邊界層是一個重要因素，那么對邊界層網格進行加密是必要的；如果在我們所計算的問題中，邊界層是次要因素，那么可以不對邊界層網格進行加密。
我們來看兩個例子。第一個例子是平板湍流邊界層摩擦阻力的計算。沿著流動方向平板的長度是L=1m，來流速度U=10m/s，工質是水，其密度為ρ=1000kg/m3，粘性系數為μ=0.001Pa·s。我們生成了兩個網格，一個是不做邊界層加密的（圖2），另一個是做邊界層加密的（圖3）。我們在FLUENT 14.5中分別用這兩個網格來計算，所用的湍流模型是k-ω SST。
圖2 計算平板邊界層流動所用的網格。不做邊界層加密。邊界的紫色部分為速度入口，黃色部分為對稱條件，白色部分為壁面（即上文所提到的1m長的平板），紅色部分為壓力出口。網格尺寸為25mm。
展開 
Hypermesh聯合Fluent仿真：教你創建CFD邊界層網格 ￥2.9
Hypermesh聯合Fluent仿真：教你創建CFD邊界層網格
導言：本教程適合采用Hypermesh作為CFD前處理軟件的新手，主要解決做流體仿真分析時，邊界層網格如何創建，以及內部的四面體網格如何創建的問題，不包含求解器分析部分。
目錄：數據導入、數據清理、網格劃分、網格導出
1、 數據導入
在數據導入hypermesh之前確保一些大的清理步驟，比如塊的創建、切割、面的縫合等已經過專業的三維數模軟件處理（Hypermesh做這些操作不是很方便）。打開Hypermesh，User Profiles先選擇默認，按圖1的步驟點擊導入數據。
圖1 數據導入
展開 運用Star CCM+生成流體域的可變邊界層網格 ￥10
在進行湍流仿真計算時，對于流體域截面積存在突變的情況，如果采用固定邊界層厚度值，可能會使注流速區網格不滿足仿真要求。本案例僅運用Star CCM+前處理完成可變邊界層厚度設置，sim文件如下。
gambit劃分網格和fluent邊界條件小結
其中對劃分網格說的相對詳細，有案例比較。需要請自取
劃分網格和邊界條件.pptx
飛機外流場計算練習
進行包面處理，網格模型里面選擇包面（star-ccm+的包面功能太強大了，對復雜模型的包面處理非常便捷）。
包面圖如下：
6：重新設置網格尺寸，進行面網格和體網格生成，網格模型選擇：面網格，多面體網格，邊界層網格，其中邊界層網格選6層，1.6的增長因子，只保留機身壁面的邊界層網格，其它邊界去掉邊界層網格劃分。
面網格：
體網格：
如何快速獲得PERA SIM高級CFD網格劃分技能？
選中流體區域中除了入口和出口之外的所有壁面邊界，將Local Mesh Setting中Prism的選項從默認的Off修改為Use Volume，點擊Apply Meshing Parameters按鈕，使用全局參數設置中的邊界層相關參數設置，對流體區域中所有壁面邊界劃分邊界層網格。
在Volume list中選中Volume_Solid1，點擊Select Volume按鈕，將其Prism選項從默認的Use Global修改為Off，點擊Apply Meshing Parameters按鈕，關閉在固體區域內劃分邊界層網格的功能。使用類似的方法關閉其余三個固體區域中的邊界層網格劃分。
網格參數的局部設置
網格尺寸設置完畢后，點擊Open Mesh Parameters Settings按鈕，可以通過表格的形式更加直觀地查看、確認以及修改所有的全局或局部網格參數設置。
展開 飛機外流場計算練習
進行包面處理，網格模型里面選擇包面（star-ccm+的包面功能太強大了，對復雜模型的包面處理非常便捷）。
包面圖如下：
6：重新設置網格尺寸，進行面網格和體網格生成，網格模型選擇：面網格，多面體網格，邊界層網格，其中邊界層網格選6層，1.6的增長因子，只保留機身壁面的邊界層網格，其它邊界去掉邊界層網格劃分。
面網格：
體網格：
6：模型設定
選擇3維穩流，耦合求解器（主要用于高速可壓強耦合流動），理想氣體，湍流K-omega模型（適用于尾跡流、混合層流、繞流等）
7：邊界條件
球形域（free stream;flow direction:1,0,0;馬赫數：0.8）,機身（wall）,對稱面：symmetry plane
8:初始條件：
velocity:[200,0,0]m/s
9:設置阻力系數與升力系數等參數
10：求解控制
coupled implicit:courant number:1
Maximum steps:1000
展開 Cadence Fidelity CFD：Fidelity 2023.1 的新功能
首先是我們在 Fidelity DBS 項目中顯著擴展了與 Fidelity Pointwise 網格的兼容性。第二個是我們現在擁有一個完全集成的渦輪機械工作流程，具有結構化網格和 HPC 功能。
Pointwise - DBS 兼容性
Fidelity 的基于密度的耦合求解器技術自首次部署在我們的經典產品 Fidelity Fine Turbo 以及后來的 Fidelity Fine Open 中以來一直在不斷發展。它已經證明了渦輪機械壓縮機、超音速飛機和其他需要高壓縮性的應用的速度和準確性。Fidelity Pointwise 是航空航天和國防工業中廣泛使用且備受推崇的網格劃分解決方案，因為它在實現融合的高精度解決方案方面具有久經考驗的可靠性。Pointwise 中最重要的技術之一是其邊界層網格劃分，這是準確計算升力和阻力的必要條件。在我們的最新版本中，Pointwise 邊界層現在與支持 Fidelity DBS 和 Fidelity Turbo 的求解器技術完全兼容。
圖 1：NASA CRM 在 0.85 馬赫時的壓力系數場。該解決方案是在使用 Pointwise 網格的 DBS 項目中獲得的
完整的渦輪機械工作流程
多年來，我們基于密度的求解器技術推動了我們的 Fine Turbo 產品的發展，但這并不是它成為渦輪機械應用行業備受推崇的解決方案的唯一原因。當商業 CFD 行業仍處于起步階段時，Fine Turbo 引領了以應用程序為中心的工作流程。今天，我們已經在我們的平臺中部署了完整的下一代工作流程。我們所有的核心技術現在都集中在一個地方，使渦輪機械工程師能夠在不離開單一環境的情況下進行設計、模擬和迭代。
展開 
基于GAMBIT軟件的渦輪流道網格劃分
GAMBIT作為FLUENT的前處理軟件，具有強大的網格劃分能力，具備旋轉機械的個劃分能力。本例基于渦輪流道（示例如圖1所示）網格劃分，對整個對fluent的前處理過程進行講解。
圖1
第1步：選擇求解器FLUENT5/6（默認），Solver->FLUENT5/6。
第2步：導入渦輪數據（見附件,2樓）。
圖2
File->Import->turbo……(Type類型為Native)，如圖2所示。
第3步：創建渦輪輪廓。
TOOLS->TURBO->CREATE PROFILE，如圖3所示。
圖3
第4步：調整葉片進出口的中線位置。
TOOLS->TURBO->SLIDE VIRTUAL VERTEX
分別對A、B兩點進行設置，A點U Value為0.999，B點U Value為0.019，其他默認。如圖4所示。
圖4
第5步：創建渦輪實體。
TOOLS->TURBO->CREATE TURBO VOLUME
葉片數量設置為60，順翼展方向設置為2部分，結果如圖5所示。
圖5
第6步：指定渦輪邊界。
TOOL->TURBO->DEFINE TURBO ZONES
按照圖5所示邊界指定，其中吸力面如圖6所示邊界，其余葉片部分為壓力面，如圖6所示。
圖6
第7步：對葉片進行邊界層網格劃分。
TOOL->TURBO->CREATE/MODIFY BOUNDARYLAYERS
設置第一層為1，增長率為1.2，一共5層，選中所有壓力吸力面（共12個），如圖7所示。
圖7
注：做完這一步后可先隱藏邊界層網格。
第8步：對葉片邊進行網格劃分。
展開 怎樣才算是好的CFD網格 附I do like CFD下載
2.關鍵物理特性的捕捉
（1）網格必須足夠精細，才能捕獲并求解重要的物理特性：
Boundary layers：邊界層
Heat transfer：熱傳遞
Wakes,shock：尾跡，激波
Flow gradients：流動中的任何大梯度
（2）推薦的邊界層網格劃分準則
必須能夠解析到速度和熱邊界層
通常情況下，還需考慮10到15層覆蓋邊界層的單元
這些單元的增長率范圍:§￡1.2 … 1.3
y+?1：對于涉及熱傳遞或層流到湍流轉捩的問題
例子:機翼的速度剖面
3.確保網格質量
（1）一個好的網格質量取決于:
單元不應過于扭曲或偏斜
單元縱橫比不應過大
網格平滑過渡
（2）網格生成控制:
嘗試正交質量>0.1(精度，收斂性)
扭斜度<0.95
縱橫比<100
網格增長率<1.5 …2
基于經驗（實驗）捕捉物理現象(剪切層、
展開 為什么使用Fidelity Pointwise T-Rex 混合網格劃分？
作為 CFD 從業者，您是否遇到過在流動快速變化的區域生成網格的困難，尤其是沿著邊界層或壁邊界？Fidelity Pointwise T-Rex 網格劃分可用于近體網格劃分或邊界層網格劃分，并對對稱邊界進行特殊處理。
T-Rex 是一種先進的自動化混合網格生成方法。T-Rex 生成混合網格，通過擠壓高質量、高縱橫比的四面體層來解決粘性流動中的邊界層、尾流和其他現象，這些四面體可以后處理成棱鏡堆疊。該算法包括用于優化細胞質量和避免相鄰細胞層碰撞的工具。T-Rex 已用于許多應用，包括圖 1 中的轎車。
圖 1. 圍繞通用汽車轎車幾何形狀的 T-Rex 網格剖切圖。
霸王龍算法概述
在深入研究您可以用它做什么之前，讓我們先看看 T-Rex 是如何工作的。
該算法從圍繞表面網格周邊分布點開始。這是最初的擠壓前沿。
邊界點一次一個地擠出（或推進）到表面網格中。對于用戶指定的步長，擠出垂直于邊界。這會為拉伸點創建一個候選位置。
檢查候選點以確保它不會與任何其他擠壓前沿發生碰撞。
如果候選點通過碰撞測試，則與之前的前沿相連，形成一個三角形單元格。另一方面，如果測試失敗，則拒絕候選點，并在該點局部停止擠壓。
逐點繼續擠出，步長以用戶指定的速率增加，直到擠出的三角形各向同性、碰撞測試失敗或達到最大層數。這是最后的戰線。
基于 Delaunay 的各向同性網格器填充最終前沿所包圍的區域。
如何使用 T-Rex 進行表面網格劃分？
非結構化表面網格使用 Delaunay 技術自動初始化，該技術在整個表面生成各向同性單元。使用Grid菜單中的T-Rex命令設置T-Rex屬性，然后重新初始化。
圖 2. T-Rex 技術通過網格菜單應用于非結構化網格。
展開 6月25-27日 成都 | Fluent 流體湍流場仿真工程應用
培訓地點：
成都
培訓時間：
2021年6月25-27日
培訓定位：高級培訓
典型問題：
湍流與層流模擬、邊界層網格劃分及壁面處理、湍流后處理
培訓對象：從事流體仿真的工程師及研究人員
培訓要求：了解Fluent基本操作及流體相關知識
思維導圖
課程大綱
模塊
培訓目標
主要內容
湍流基礎
了解湍流基礎理論；了解湍流模擬背后的難點及處理思路
1. 湍流現象及理論背景
2. 湍流能量級聯
3. 湍流模擬的難點及處理思路
4. 邊界層理論
湍流模擬
了解湍流模擬中的重難點問題
1. RANS模型及尺度解析模型
2.
展開 