CFD-ICEM的案例
寫(xiě)給即將踏入ICEM CFD世界的人們<1>：基礎(chǔ)
寫(xiě)給最近老是有人以各種方式詢(xún)問(wèn)：“ICEM CFD到底應(yīng)該如何入門(mén)？”。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)也挺難回答的，該怎樣入門(mén)呢？回想自己走過(guò)的路，在茫然中跌跌撞撞的一路走過(guò)來(lái)。也不知道當(dāng)初怎么入門(mén)的，或許到現(xiàn)在也沒(méi)有入門(mén)吧。呵呵。
在使用一款軟件之前，首先都要明確這些問(wèn)題：這軟件主要是干什么用的？能做什么不能做什么？相對(duì)于其他同類(lèi)型軟件，其優(yōu)勢(shì)在什么地方？
相信準(zhǔn)備學(xué)習(xí)ICEM CFD的童鞋都在網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)過(guò)，我在這里簡(jiǎn)單的說(shuō)明一下。
第一個(gè)問(wèn)題：ICEM CFD是用于哪個(gè)方面的？
ICEM CFD是一款前后處理軟件。所謂前處理，指的是為求解器提供計(jì)算數(shù)據(jù)。計(jì)算數(shù)據(jù)包括：網(wǎng)格信息、邊界信息、求解控制數(shù)據(jù)。那么后處理則包括讀入計(jì)算結(jié)果文件，以直觀方便的方式向使用者展示數(shù)據(jù)。其中包括云圖、曲線(xiàn)圖、矢量圖等等。很多人習(xí)慣稱(chēng)呼ICEM CFD為ICEM，但是其實(shí)ICEM公司還有一款軟件叫ICEM SURF的，做工業(yè)設(shè)計(jì)的，有興趣的童鞋可以百度一下。所以對(duì)于我們做流體計(jì)算來(lái)說(shuō)，ICEM CFD才是我們關(guān)注的東西。
第二個(gè)問(wèn)題：ICEM CFD能做什么？不能做什么？
在一些使用過(guò)ICEM CFD的人的眼中，ICEM CFD似乎只是一個(gè)網(wǎng)格生成器。其實(shí)不然，ICEM CFD除了能將導(dǎo)入的幾何離散成高質(zhì)量的網(wǎng)格之外，其還具有以下一些功能：1、幾何修補(bǔ)與幾何創(chuàng)建；2、在13.0以前的版本中還帶有一個(gè)名為CART3D的無(wú)粘流體求解器，不過(guò)到了14.0后被摘掉了。3、能做固體有限元前處理。除了網(wǎng)格外還能對(duì)模型進(jìn)行載荷設(shè)定、邊界約束、單元屬性設(shè)置、計(jì)算求解控制設(shè)置等等。4、其具有后處理功能，雖然用的比較少，不過(guò)的確擁有這些功能。
ICEM CFD14.0取消了CART3D之后，從此ICEM徹底變成了一款前后處理軟件，也就是說(shuō)其不具備任何計(jì)算求解功能。計(jì)算文件輸出是它的最后一道工序。
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ICEM CFD簡(jiǎn)明教程
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ICEM CFD14.5新功能（1）：參數(shù)化網(wǎng)格設(shè)置
ICEM CFD 14.5版本的ICEM CFD提供了參數(shù)化功能，這對(duì)于利用DX進(jìn)行流體結(jié)構(gòu)優(yōu)化的人來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)好消息。在這之前，只能使用mesh模塊進(jìn)行參數(shù)化網(wǎng)格劃分。在流體計(jì)算領(lǐng)域，可能更多的人習(xí)慣使用ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分而不是利用mesh模塊。
在ANSYS14.5中，ICEM CFD可以作為一個(gè)模塊運(yùn)行。如圖1所示。本例利用DM創(chuàng)建模型，ICEM CFD進(jìn)行網(wǎng)格劃分，之后將網(wǎng)格模型導(dǎo)入至FLUENT或CFX進(jìn)行計(jì)算。為方便演示，本例使用的模型較為簡(jiǎn)單。
圖1 模塊連接關(guān)系
1、DM中創(chuàng)建模型
這個(gè)沒(méi)什么特別的地方，我們創(chuàng)建的幾何模型如圖2所示。模型進(jìn)行了參數(shù)化處理，初始參數(shù)H2=100mm，R3=40mm，V1=40mm。掃描圓截面直徑D1=20mm（圖中未顯示）。
圖2 原始幾何
關(guān)閉DM返回工程窗口，可以看到項(xiàng)目窗口中多出了parameter set項(xiàng)，如圖3所示。雙擊打開(kāi)parameter set，可以看到前面所定義的所有參數(shù)。如圖4所示。
圖3 參數(shù)化幾何后的project窗口
其中包括前面定義的H2，R3，V1及D1。
圖4 參數(shù)列表
2、進(jìn)入ICEM CFD操作
雙擊B2進(jìn)入ICEM CFD模塊，ICEM CFD會(huì)自動(dòng)讀入幾何模型。新版本的ICEM CFD增加了一些新的功能，這些后面再介紹。
按照以前的方法生成塊，進(jìn)行邊界指定、塊切分、關(guān)聯(lián)。本例幾何簡(jiǎn)單，劃分過(guò)程不再贅述。最終生成的塊如圖5所示。
圖5 生成的最終塊
我們?cè)趦蓚€(gè)地方進(jìn)行網(wǎng)格參數(shù)化：（1）全局尺寸參數(shù)，（2）邊界層尺寸參數(shù)
點(diǎn)擊mesh標(biāo)簽頁(yè)下的global mesh setup按鈕，進(jìn)入全局網(wǎng)格尺寸設(shè)置。
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ICEM CFD 常見(jiàn)問(wèn)題 附ICEM_CFD簡(jiǎn)明教程-流沙下載
1、用 ICEM CFD 導(dǎo)入三維實(shí)體后，在 Part 部分出現(xiàn) part_1，創(chuàng)建邊界如入口、出口、壁面后，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，該part_1 是刪除好，還是留著好？對(duì)網(wǎng)格劃分有影響嗎？
沒(méi)用的一般要?jiǎng)h除，不過(guò)在 ICEM CFD 中，不刪除，一般也沒(méi)啥影響，只要把需要的邊界，關(guān)心的部分都單獨(dú)做成 Part 即可。
2、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成相對(duì)簡(jiǎn)單，四面體網(wǎng)格基本就是簡(jiǎn)單的填充，非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格的生成還是有些復(fù)雜的，但仍然比結(jié)構(gòu)化的建立拓?fù)浜?jiǎn)單多。比如 Gambit 的非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格是建立在從一個(gè)面到另外一個(gè)面掃描（Sweep）的基礎(chǔ)上的。Numeca 公司的 Hexpress 的非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格是用一種吸附的方法，反正你還是要花點(diǎn)功夫。
另外要說(shuō)的一點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可以直接應(yīng)用于各種非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的 CFD 軟件，比如你在 Gridgen 里面生成了一個(gè)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，用 Fluent 讀入就可以了。Fluent 是非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格CFD 軟件，它會(huì)忽略那些結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)信息（也就是 B，I，J，K)，當(dāng)成簡(jiǎn)單的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格讀入，
但非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格就不能用在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的 CFD 求解器了。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格仍然是 CFD 工程師的首選，非結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格也還湊合，四面體網(wǎng)格我就不喜歡了（數(shù)量多，計(jì)算慢，后處理難看）。簡(jiǎn)單說(shuō)，如果非結(jié)構(gòu)化即快又好，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格早就被淘汰了。
展開(kāi) ICEM CFD網(wǎng)格的腳本實(shí)現(xiàn)
1 腳本基礎(chǔ)
1.1基本含義
ANSYS ICEM CFD的腳本語(yǔ)言采用Tcl/Tk shell。大多數(shù)命令以“ic”開(kāi)頭，代表ANSYS ICEM CFD命令。
Tcl代表Tool CommandLanguage，是一種基于字符的編程語(yǔ)言。
Tk代表Toolkit，包含允許制作應(yīng)用程序的圖形界面或窗口的附加Tcl命令。
1.2 命令語(yǔ)法
命令的基本形式：
command arg1arg2 arg3……
? 用換行符或分號(hào)結(jié)束；
? 用空格分割變量；
? 用行末尾的\表示續(xù)行，或者在變量組開(kāi)頭用{或“。
1.3運(yùn)行腳本
1.3.1 4種運(yùn)行腳本的方式
? From the Replay control window - By using Do one or Do all
? Using the File > Replay Scripts > Run from script file option
? source - Using the Tcl command to execute Tcl commands in a file.
? icemcfd -script - Specifying a script to run when you start up ANSYSICEM CFD
以上4種方式都可以在GUI下運(yùn)行，但是只有最后兩種才能在batch模式下運(yùn)行。
展開(kāi) ICEM-CFD——專(zhuān)業(yè)級(jí)CFD前后處理環(huán)境
產(chǎn)品關(guān)鍵字
· CAD模型修復(fù)——輕松處理來(lái)自CAD模型的不完整曲面（俗稱(chēng)“爛模型”）
· 中面抽取——自動(dòng)為來(lái)自CAD軟件的薄板模型抽取中面，用于殼單元網(wǎng)格劃分
· 網(wǎng)格雕塑——區(qū)別于其它軟件的“堆砌”技術(shù)，可將任意復(fù)雜形體劃分成六面體網(wǎng)格
· 網(wǎng)格編輯——提高網(wǎng)格質(zhì)量、進(jìn)行網(wǎng)格類(lèi)型變換的靈活工具
ANSYS ICEM-CFD是一款世界頂級(jí)的CFD前后處理器，為所有世界流行的CFD軟件提供高效可靠的分析模型。她除了提供其它軟件具有的普通前后處理功能外，強(qiáng)大的CAD模型修復(fù)能力、自動(dòng)中面抽取、獨(dú)特的網(wǎng)格“雕塑”技術(shù)以及網(wǎng)格編輯技術(shù)是她的四大特點(diǎn)。
AI Environment是融合了ICEM-CFD的所有優(yōu)點(diǎn)、重新整合界面、推廣到結(jié)構(gòu)有限元市場(chǎng)的新產(chǎn)品。
展開(kāi) ICEM CFD結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分處理復(fù)雜幾何(含操作視頻：包括劃分及調(diào)整質(zhì)量、ICEM網(wǎng)格文件可供練習(xí)) ￥30
ICEM CFD結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分處理復(fù)雜幾何(含操作視頻：包括劃分及調(diào)整質(zhì)量、ICEM網(wǎng)格文件可供練習(xí))
ICEM CFD—網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)知識(shí)
除了GAMBIT外，可以生成FLUENT網(wǎng)格的網(wǎng)格軟件還有ICEM CFD、GridGen等。
FLUENT (Gambit) 可以劃分：
二維：三角形和四邊形網(wǎng)格。
三維：四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格、金字塔型網(wǎng)格、楔形網(wǎng)格，以及由上述網(wǎng)格類(lèi)型構(gòu)成的混合型網(wǎng)格。
ICEM劃分的網(wǎng)格類(lèi)型
1. 非結(jié)構(gòu)殼/面網(wǎng)格類(lèi)型（二維）
殼/面網(wǎng)格 (Shell Mesh) 是指二維平面網(wǎng)絡(luò)或三維曲面網(wǎng)格。平面網(wǎng)格可用于流體力學(xué)二維數(shù)值計(jì)算；殼網(wǎng)格既可以用于固體力學(xué)的數(shù)值計(jì)算，也可以作為生成非結(jié)構(gòu)三維體網(wǎng)格的邊界。下面首先介紹ICEM中殼/面網(wǎng)格的基本概念。
殼/面網(wǎng)格有四種網(wǎng)格類(lèi)型，分別如下：
All Tri，即所有網(wǎng)格單元均為三角形。
Quad w/one Tri，即某一面上的網(wǎng)格單元大部分是四邊形，最多允許有一個(gè)三角形網(wǎng)格單元。
Quad Dominant，即某一面上的網(wǎng)格單元大部分是四邊形，允許一部分三角形網(wǎng)格單元的存在。復(fù)雜的面適用于該種網(wǎng)格類(lèi)型，此時(shí)如果生成全部四邊形網(wǎng)格會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格質(zhì)量非常低。對(duì)于簡(jiǎn)單的幾何，該網(wǎng)格類(lèi)型和Quad w/one Tri生成網(wǎng)格效果相似。
展開(kāi) 
ICEM CFD中合并多個(gè)網(wǎng)格
在這里要提醒的是，為了在FLUENT中正常使用這些網(wǎng)格，需要在ICEM CFD中確定好邊界名稱(chēng)、域名稱(chēng)等相應(yīng)的Part，可以以將網(wǎng)格單元添加至part的方式進(jìn)行創(chuàng)建。
OK，大功告成，就是這么簡(jiǎn)單。其實(shí)能進(jìn)行網(wǎng)格合并的軟件很多，比如TGrid，比如HyperMesh。這種方法主要是用在復(fù)雜模型上，可以將復(fù)雜模型分成多個(gè)部分，由多人獨(dú)自完成一部分。也算是并行工作的一種吧，呵呵。
ICEM CFD處理混合網(wǎng)格劃分中低質(zhì)量的問(wèn)題
所謂的混合網(wǎng)格，指的是模型中同時(shí)存在結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的情況。
采用混合網(wǎng)格的主要優(yōu)勢(shì)在于：對(duì)于復(fù)雜的幾何，我們可以將其分解成多個(gè)幾何，對(duì)于適合劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分方式，而對(duì)于非常復(fù)雜的部分，可以使用非結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行劃分。
然而采用混合網(wǎng)格也有一些缺點(diǎn)：交接面位置網(wǎng)格質(zhì)量會(huì)非常差。因此我們需要采用一些方式對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行改善。另外對(duì)于交界面的處理也存在一些問(wèn)題。
我們先說(shuō)說(shuō)在ICEM CFD中進(jìn)行混合網(wǎng)格劃分的一般步驟。通常分為以下三步：
（1）幾何準(zhǔn)備。對(duì)于本身就是多個(gè)幾何的情況，因?yàn)樘幚矸绞胶?jiǎn)單，這里不做討論。這里要說(shuō)的是一個(gè)連續(xù)的幾何，我們需要在ICEM CFD中將其進(jìn)行分割成多個(gè)部分。這里可以運(yùn)用的部分主要在于ICEM CFD的幾何創(chuàng)建功能，包括點(diǎn)、線(xiàn)生成以及面切割。
（2）part創(chuàng)建。這一步其實(shí)挺重要的。如果這一步工作沒(méi)做好，后面有的是糾結(jié)。在這一步中需要將體分解成多個(gè)部分分別放入不同的part中。同時(shí)畫(huà)四面體區(qū)域創(chuàng)建body。注意，這里我們需要?jiǎng)?chuàng)建面將四面體部分封閉，同時(shí)要將創(chuàng)建的面放到一個(gè)獨(dú)立的part中，因?yàn)楹竺娴墓?jié)點(diǎn)合并中需要使用到它。
（3）創(chuàng)建block。注意這里創(chuàng)建block的時(shí)候要選擇劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的幾何。
展開(kāi) [原創(chuàng)] ANSYS ICEM CFD與FLUENT聯(lián)合使用講解——空壓機(jī)冷卻水套CFD分
主持者：dopinshen
案例描述：空氣壓縮機(jī)缸蓋水套冷卻水流動(dòng)CFD分析
求解目的：主要通過(guò)分析來(lái)了解冷卻液通過(guò)復(fù)雜結(jié)構(gòu)（水套）時(shí)的流動(dòng)情況，包括冷卻液壓力分布和流動(dòng)速度。
模型簡(jiǎn)介：提取的CFD模型如下，模型包含一個(gè)入口和一個(gè)出口，冷卻液為323K的水，進(jìn)口速度為0.52m/s，進(jìn)口直徑為16mm。（由于這是我們公司的一個(gè)項(xiàng)目，所以不能把模型發(fā)出來(lái)，請(qǐng)大家諒解）
ICEM CFD 學(xué)習(xí)筆記 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分
ICEM CFD(The Integrated Computer Engineering and Manufacturing code for Computational Fluid Dynamics)是一種專(zhuān)業(yè)的CAE前處理軟件。
作為專(zhuān)業(yè)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(qiáng)大的CAD模型修復(fù)能力、自動(dòng)中面抽取、獨(dú)特的網(wǎng)格“雕塑”技術(shù)、網(wǎng)格編輯技術(shù)以及廣泛的求解器支持能力。同時(shí)作為ANSYS家族的一款專(zhuān)業(yè)分析環(huán)境，還可以集成于ANSYS Workbench平臺(tái), 獲得Workbench的所有優(yōu)勢(shì)。ICEM作為fluent和CFX標(biāo)配的網(wǎng)格劃分軟件，取代了GAMBIT的地位。
ICEM CFD的出現(xiàn)是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分領(lǐng)域的一個(gè)重大突破，它可以經(jīng)由使用者不斷優(yōu)化調(diào)整，畫(huà)出十分完美的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。但其缺點(diǎn)也十分明顯：學(xué)習(xí)成本較高，需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)并適應(yīng)ICEM的網(wǎng)格劃分方式，學(xué)習(xí)如何優(yōu)化并獲得令人滿(mǎn)意的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
今天以下圖的
三通管為例，介紹一下如何在ICEM中進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分。
第一步：導(dǎo)入模型。
此模型較為簡(jiǎn)單，既可以從專(zhuān)業(yè)的建模軟件中導(dǎo)入，也可以直接在ICEM中通過(guò)基礎(chǔ)的點(diǎn)線(xiàn)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(jié)構(gòu)。
第三步：構(gòu)建拓?fù)渥R(shí)別
點(diǎn)擊幾何下的幾何修復(fù)
點(diǎn)擊第一項(xiàng)構(gòu)建拓?fù)渥R(shí)別，并應(yīng)用
這個(gè)過(guò)程可以幫助我們判斷模型是否存在瑕疵。拓?fù)浜罂赡艹霈F(xiàn)三種顏色的線(xiàn)，
黃色說(shuō)明只有一個(gè)面和這條線(xiàn)關(guān)聯(lián)，說(shuō)直白點(diǎn)也就是面的邊界線(xiàn)。
展開(kāi) ICEM CFD拉伸網(wǎng)格的一些信息
有些CFD軟件在計(jì)算二維時(shí)，仍然需要具有一層網(wǎng)格的假三維網(wǎng)格，如CFX、OpenFOAM等，如果在ICEM CFD中直接采用三維網(wǎng)格劃分，則網(wǎng)格數(shù)會(huì)不可接受，因此其拉伸網(wǎng)格功能就非常有用了，下面介紹幾個(gè)在生成拉伸網(wǎng)格過(guò)程中的幾個(gè)信息。
(1) 先生成二維網(wǎng)格。在這個(gè)例子中，由于管束周?chē)木W(wǎng)格非常密，而在遠(yuǎn)離管束處，網(wǎng)格不需要那么密，以減小網(wǎng)格數(shù)，因此需要用到比例劃分邊的功能，為了設(shè)置合理的比例，最好打開(kāi)線(xiàn)的方向（勾選curve direction）。
(2) 拉伸網(wǎng)格。將生成的二維網(wǎng)格選上，最好在New side part name中輸入新的part名，如newside，也在New top part name中輸入新part名，如newtop，這樣的目的是為了方便后面定義邊界條件，不然和以前的邊界名攪和在一起，在定義邊界時(shí)，難以選擇網(wǎng)格單元。注意：vector不像建模時(shí)的需要用“{}”，而是直接輸入方向矢量，如0 0 -1。
Apply之后的網(wǎng)格如下面所示，這里我們生成了一層網(wǎng)格，當(dāng)然也可以根據(jù)需要生成多層。
(3) 關(guān)于網(wǎng)格數(shù)量。生成網(wǎng)格后，我們采用info輸出網(wǎng)格信息，可以看到生成的fluid體積域中包含了193735個(gè)單元。但這里總的單元數(shù)Total elements顯示為592608，其包含了面單元、點(diǎn)、線(xiàn)等所有信息，所以不要搞混了，然后將網(wǎng)格導(dǎo)入到fluent中，查看，也可以看到網(wǎng)格總數(shù)為193735。
展開(kāi) 