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多面體網(wǎng)格在CFD應(yīng)用中，主要分為兩類：純多面體網(wǎng)格和多面體-六面體混合網(wǎng)格。兩者主要區(qū)別為，在遠(yuǎn)離邊界的核心區(qū)域，是用多面體還是六面體單元。 純多面體網(wǎng)格（ 基于Fluent自制） 多面體-六面體混合網(wǎng)格 （ 基于Fluent自制 ） 由于相對(duì)于其他類型網(wǎng)格有諸多優(yōu)點(diǎn)，目前多面體網(wǎng)格為CFD仿真的主流網(wǎng)格形式。

摘要： 本案例利用Fluent Meshing對(duì)固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)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(wú)人機(jī)巡航/爬升等多工況氣動(dòng)仿真提供了高精度網(wǎng)格基礎(chǔ)，還通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化流程支持氣動(dòng)-結(jié)構(gòu)耦合、控制仿真等跨學(xué)科研究，兼顧工程效率與計(jì)算經(jīng)濟(jì)性。

“最小間距”參數(shù)為多面體之間的間隙大小，在將堆積模型用于有限元模擬分析時(shí)，保證多面體間充足的間隙是基體材料進(jìn)行網(wǎng)格劃分的關(guān)鍵。 插件支持設(shè)置多面體的“最小邊長(zhǎng)”，以避免因邊長(zhǎng)過(guò)小而影響有限元網(wǎng)格劃分。

使用說(shuō)明插件采用點(diǎn)-線-面-體的三維幾何生成算法，以模擬多面體骨料的外形。算法自動(dòng)優(yōu)化骨料體型，防止骨料中出現(xiàn)極小面而影響后期的網(wǎng)格劃分。插件采取隨機(jī)投放方式，模擬骨料在混凝土內(nèi)的分布模型。隨機(jī)投放中進(jìn)行嚴(yán)格的骨料干涉判別，確保不存在骨料相交及骨料出界情況。同時(shí)插件可指定骨料最小間距參數(shù)，確?；w網(wǎng)格能有效劃分。

在邊界進(jìn)行加密的八叉樹(shù)網(wǎng)格剖面圖 沒(méi)有在邊界進(jìn)行加密的多面體網(wǎng)格三維視圖 沒(méi)有在邊界進(jìn)行加密的多面體網(wǎng)格剖面圖 在邊界進(jìn)行加密的多面體網(wǎng)格三維視圖 在邊界進(jìn)行加密的多面體網(wǎng)格剖面圖

不同組的多面體及界面層在CAD內(nèi)進(jìn)行了分圖層繪圖，方便批量管理。 插件可設(shè)置多面體之間的最小間距參數(shù)，同時(shí)可控制多面體的最小邊長(zhǎng)，在幾何建模時(shí)有效的排除模型中的小邊，從而使模型在導(dǎo)入有限元軟件后更兼容網(wǎng)格劃分。

插件生成的模型之間均不會(huì)相交，可控制試件、多面體、纖維的尺寸、形狀、數(shù)量等參數(shù)；可實(shí)現(xiàn)鋼纖維混凝土等復(fù)合材料三維幾何模型參數(shù)化構(gòu)建，實(shí)體模型可導(dǎo)入LS-Dyna、ANSYS、HFSS、Workbench、COMSOL、ABAQUS等有限元軟件直接進(jìn)行仿真模擬，也可導(dǎo)入Hypermesh、ANSA等CAE前處理工具進(jìn)行劃分網(wǎng)格，或進(jìn)行彎鉤纖維、多面體骨料的三維模型繪圖渲染，用于科研繪圖。

本模型共導(dǎo)出四個(gè)iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。然后將iges文件分別導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)，對(duì)部件進(jìn)行裝配。 最后進(jìn)行材料賦值、接觸指定、網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。 插件下載 CAD隨機(jī)多面體3D插件 模型樣圖 隨機(jī)多面體骨料_AbyssFish.rar

6 多面體網(wǎng)格 多面體網(wǎng)格相比于四面體網(wǎng)格，四面體控制體只有四面鄰居，多面體網(wǎng)格的有很多鄰居單元（通常為14），而恰恰就是因?yàn)槎喑鰜?lái)的這些面，對(duì)數(shù)值計(jì)算產(chǎn)生了較大的影響。四面體網(wǎng)格與多面體網(wǎng)格為什么多面體網(wǎng)格優(yōu)于四面體網(wǎng)格。

插件以分圖層的方式對(duì)模型中不同的部件進(jìn)行繪制，可方便導(dǎo)入有限元軟件后進(jìn)行材料賦值、網(wǎng)格劃分等批量管理。

非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，則指除結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以外的網(wǎng)格類型，一般指三角形或四面體網(wǎng)格、多邊形或多面體網(wǎng)格。下圖是四面體網(wǎng)格及由其轉(zhuǎn)化而來(lái)的多面體網(wǎng)格。六面體網(wǎng)格和四面體網(wǎng)格，在平時(shí)的文獻(xiàn)中較為常見(jiàn)，大家平時(shí)也基本上都在使用。而多面體網(wǎng)格，國(guó)內(nèi)的文獻(xiàn)較少涉及，小編也是接觸了Star-CCM+這款軟件之后，才去了解了一些關(guān)于多面體網(wǎng)格的知識(shí)。

模型也可導(dǎo)入ANSYS、ABAQUS、COMSOL、LS-DYNA等有限元軟件，進(jìn)行三維多面體骨料堆積及ITZ界面過(guò)渡區(qū)的混凝土細(xì)觀建模，插件內(nèi)置的幾何優(yōu)化算法可確保模型在有限元軟件內(nèi)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分。

插件采用參數(shù)化建模的方式，可指定的參數(shù)有試件的尺寸、三種粒徑范圍、每種粒徑的投放個(gè)數(shù)、多面體的面數(shù)等參數(shù)。 插件以分圖層的方式對(duì)模型中不同的粒徑進(jìn)行繪制，可方便導(dǎo)入有限元軟件后進(jìn)行材料賦值、網(wǎng)格劃分等批量管理。

一些結(jié)果 這里展示一些用我們自己的代碼生成的正交網(wǎng)格結(jié)果。我們將結(jié)果轉(zhuǎn)化為多面體網(wǎng)格的 形式（即計(jì)算出每個(gè)網(wǎng)格單元中切割后的多面體，并將位于模型內(nèi)部的多面體放入一個(gè)列表 中），并將其輸出為 Paraview 可以打開(kāi)的文件格式。為了更直觀的看到模型內(nèi)部單元的形 狀和分布，我用 Paraview 中的 clip filter 工具切掉了網(wǎng)格中的一些多面體單元。

本模型共導(dǎo)出四個(gè)iges文件，分別是帶有多面體孔洞的基體材料以及三種不同粒徑的多面體。然后將iges文件分別導(dǎo)入到comsol內(nèi)，這里建議每導(dǎo)入一部分后緊接著進(jìn)行材料賦值操作，材料賦值完成并將該部分隱藏，然后再導(dǎo)入另一部分，否則可能會(huì)出現(xiàn)材料賦值難以選取的問(wèn)題。最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件、模擬計(jì)算等操作即可。

其實(shí)小編就像說(shuō)一句，如果懶就去畫(huà)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，如果不懶就去劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，畢竟分塊是一個(gè)很浩大的工程... 這里再講一下非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的區(qū)別： 1.非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有四面體網(wǎng)格和多面體網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格相對(duì)于多面體網(wǎng)格插值快，但是相當(dāng)于六面體插值慢，所以六面體網(wǎng)格的計(jì)算速度快。

這里再講一下非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的區(qū)別：1.非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有四面體網(wǎng)格和多面體網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格相對(duì)于多面體網(wǎng)格插值快，但是相當(dāng)于六面體插值慢，所以六面體網(wǎng)格的計(jì)算速度快。2.非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的適應(yīng)性好，很多復(fù)雜的模型是只能劃分非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的，當(dāng)然如果你足夠有耐性有技巧，分塊做結(jié)構(gòu)網(wǎng)格也是可以實(shí)現(xiàn)的。

混凝土骨料堆積模型采用CAD多面體密堆積3D插件建模。

采用四面體單元進(jìn)行混凝土骨料的網(wǎng)格劃分。 建立不同骨料部件的裝配。 或是通過(guò)AutoCAD軟件對(duì)骨料進(jìn)行處理后導(dǎo)出卵石狀骨料模型，并導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。

其不僅具有完善的流體解析功能，還包括幾何創(chuàng)建及網(wǎng)格生成功能。STAR CCM+的長(zhǎng)處在于多面體網(wǎng)格的生成及求解上，F(xiàn)LUENT支持多面體網(wǎng)格的轉(zhuǎn)化及計(jì)算。采用多面體網(wǎng)格進(jìn)行計(jì)算，在擁有相同計(jì)算精度的同時(shí)，網(wǎng)格數(shù)量要遠(yuǎn)低于四面體網(wǎng)格，因此采用STAR CCM+為FLUENT生成多面體網(wǎng)格，是非常好的一種做法。（關(guān)于多面體網(wǎng)格的一些說(shuō)明，可以上CD-Adapco官方網(wǎng)站。