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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。

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.

本求解器是 LS-DYNA 中第一個應用新的體網格劃分器，它只需將流體域邊界的高質量表面網格作為輸入，然后由 程序自動生成體網格。另外，在隨著不可壓縮流的時間推進期間，求解器將自適應地重新網格化輸入求解器 特點。網格劃分器的另一個重要特征是能夠創建邊界層網格。當在流體壁附近計算剪切應力時，這些各向異性邊界層網格是模型求解關鍵。

在高雷諾數下，邊界層很薄，其厚度遠小于沿流動方向的長度，根據尺度和速度變化率的量級比較，可將納維-斯托克斯方程簡化為邊界層方程。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。

RTM制程 (For RTM Process) 點擊邊界條件頁簽中的迭層排向來激活向導工具。確保測量和迭層鋪覆過程之間的數據兼容。 ? 匯入檔案(*kpt)：在Moldex3D 網格 and RTM 精靈 (Rhino) 中完成排向設定及網格匯出后，會產生KPT檔案，其中的網格檔案(MFE) 記錄迭層排向的信息。

由于邊界層厚度分析中Y+的值是由上述等式推導出來的，因此有以下幾點需要注意： 如果 Y+ <1，則第一個網格單元位于層流子層內。 如果 Y+ > 30，則第一個網格單元位于粘性子層內。 如果 1< Y+< 30，則第一個網格單元位于粘性子層內但不太靠近表面壁。

通過關鍵字*LOAD_THERMAL_LOAD_CURVE對上面兩個板層施加溫度載荷，且溫度場隨著時間變化而變化。0~100ms，第一層4個角在z方向固定約束；100~120ms釋放邊界條件，讓上部（第1層和第2層）自由移動。在0~100毫秒之間，進行單向耦合仿真，16個焊球的變形會受到邊界位移的影響，但PCB結構的翹曲變形不會受到焊球反作用力的影響（表面張力、附著力和壓力）。

通過關鍵字*LOAD_THERMAL_LOAD_CURVE對上面兩個板層施加溫度載荷，且溫度場隨著時間變化而變化。0~100ms，第一層4個角在z方向固定約束；100~120ms釋放邊界條件，讓上部（第1層和第2層）自由移動。在0~100毫秒之間，進行單向耦合仿真，16個焊球的變形會受到邊界位移的影響，但PCB結構的翹曲變形不會受到焊球反作用力的影響（表面張力、附著力和壓力）。

CFD 使用Navier-Stokes 方程進行流體流動和邊界層分析的數值模擬。可能涉及以下步驟： 在計算域中，選擇合適的層流/湍流模型。檢查湍流建模中的 y+ 要求。 生成精細網格或網格并定義 3D 模型的幾何形狀以進行邊界層分析。將 Navier-Stokes 方程分配并求解到每個網格，以準確捕獲邊界層厚度。 指定流體流動的初始條件和邊界條件。

邊界層網格構建時，在機翼表面設置5層棱柱層，首層高度0.01mm保證Y+<1，膨脹比1.2，總厚度占邊界層位移厚度的80%，該設置能精確捕捉翼型表面的流動分離現象。 最終體網格生成階段采用Poly網格類型，在機翼表面10mm范圍內生成多面體邊界層，邊界層區域使用棱柱層主導網格。

模型分為5部分，包括巖石層、主體建筑物內層與外層、中間的空氣層以及 三、網格模型 包殼、空氣1、空氣2采用3D_Solid網格劃分。其中包殼、空氣1、空氣2的網格采用共節點的方式連接。

當邊界層的寬高比達到此值，邊界層之后的所有層停止增長。Growth Rate Type邊界增長率類型：默認選項Geometic指數增長；Exponential冪函數增長；Linear線性增長。Maximum Angle最大轉角，數值范圍90°~180°，默認140°。當邊界層網格延伸到一個不需要劃邊界層網格的轉角時設置此項。

這最好通過使用包括多個網格生成和快速計算功能的高級 CFD 求解器工具來實現，如 Cadence CFD 工具套件中所包含的那樣。

設置全局網格尺寸后，對壁面添加邊界層網格（Prism層數建議5層，增長率1.3）并啟用Smooth Mesh功能優化過渡區域。 完成網格生成后，必須執行四項質量檢查：雅可比矩陣＞0.3的單元占比≥95%；最大長寬比＜100；扭曲角＜75°；體積變化率＞0.01，對于旋轉域網格還需額外檢查周期性邊界匹配度（偏差＜0.1mm）。

圖 4 單傘片、傘繩、傘衣網格劃分 3.1.2流場域及邊界條件設置 流場仿真模型形狀選用圓柱形流場，如圖 5所示，其尺寸大小需滿足70m總長的傘衣、傘繩、重物繩、重物在一定初速度下運動3s且不出流場邊界，其基本的幾何尺寸確定 如下： 流場半徑R=25m；流場長度 L=180m； 流場采用六面體掃略網格結構化網格，設置除底面外的流出邊界，保證流固耦合時的空氣壓力不會從底面泄露，

由于FENSAP流場求解器要求壁面第一層網格尺寸必須小于10-5m，本文采用0.005mm的邊界層第一層網格厚度。計算區域內生成的網格如圖所示。網格在葉片表面附近密度增大用來捕捉邊界層區域的流動信息。為了得到更加準確的計算結果，這里將地面也建立了致密的邊界層網格。