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Hypermesh聯(lián)合Fluent仿真：教你創(chuàng)建CFD邊界層網(wǎng)格 導(dǎo)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(shí)，邊界層網(wǎng)格如何創(chuàng)建，以及內(nèi)部的四面體網(wǎng)格如何創(chuàng)建的問(wèn)題，不包含求解器分析部分。

本文將執(zhí)行一個(gè)單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進(jìn)行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導(dǎo)入至Fluent求解器進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，得到流體與固體界面的壓強(qiáng)信息，隨后將Fluent中計(jì)算得到的壓力信息映射至結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。

? 接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場(chǎng)計(jì)算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場(chǎng)計(jì)算，獲得了流體結(jié)構(gòu)邊界面的壓強(qiáng)信息，本篇博客將繼續(xù)說(shuō)明后續(xù)的流固耦合計(jì)算過(guò)程。 ?

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。

（2）單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對(duì)話框。單擊Fluent Database按鈕彈出Fluent Database Materials對(duì)話框，選擇water liquid，單擊Copy按鈕確認(rèn)。

圖1 導(dǎo)流片表面混合油流動(dòng)示意圖(端面視角) 基于Fluent對(duì)混合油導(dǎo)流的仿真分析，在對(duì)模型進(jìn)行修正后，再設(shè)定有關(guān)環(huán)境變量。3.2 劃分網(wǎng)格導(dǎo)流片模型是帶有一定弧度的曲面，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格劃分過(guò)程中，由于在建立原始模型時(shí)，有些建模過(guò)程產(chǎn)生了尖角、分隔線等，這些不利于網(wǎng)格劃分精度，甚至有可能會(huì)中斷網(wǎng)格劃分，因此在進(jìn)行網(wǎng)格劃分之前，需要對(duì)分析的模型進(jìn)行檢修。

出風(fēng)均勻性作為氣墊輥設(shè)計(jì)合理性的重要指標(biāo)，對(duì)于薄膜的物理性能和生產(chǎn)效率具有重要影響。本文通過(guò)使用Ansys Fluent這一流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件，研究了吹膜旋轉(zhuǎn)牽引氣墊輥內(nèi)部的流動(dòng)行為，并探討了不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)出風(fēng)均勻性的影響。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果的分析和對(duì)比，可以為氣墊輥的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，以提高吹膜工藝的質(zhì)量和效率。

另外，大家在使用過(guò)程中會(huì)創(chuàng)建很多材料卡片、載荷工況卡片，過(guò)去按字母排序查找很麻煩，現(xiàn)在HyperMesh 會(huì)給常用的卡片打上星標(biāo)，自動(dòng)前置顯示，相當(dāng)于幫大家做了 “常用收藏”。而且瀏覽器的搜索功能支持自動(dòng)補(bǔ)全，輸入部分關(guān)鍵詞就能識(shí)別出可能想找的對(duì)象，檢索更高效。

無(wú)論是結(jié)構(gòu)仿真所需的高精度六面體網(wǎng)格，還是復(fù)雜場(chǎng)景下的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，HyperMesh都能輕松應(yīng)對(duì)，甚至能搞定其他軟件難以處理的復(fù)雜模型，展現(xiàn)出無(wú)出其右的網(wǎng)格處理能力。 在后處理與數(shù)據(jù)分析上，HyperMesh提供了豐富的可視化功能，可通過(guò)等值面、變形云圖、瞬變動(dòng)畫(huà)等多種形式，直觀呈現(xiàn)復(fù)雜的仿真結(jié)果，幫助工程師快速挖掘數(shù)據(jù)背后的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)概述 Fluent中的網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)可以允許我們根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果來(lái)修改網(wǎng)格梳密布置或網(wǎng)格走向。1.1 優(yōu)點(diǎn) 運(yùn)用自適應(yīng)法完善網(wǎng)格，在網(wǎng)格中如果你需要可以增加網(wǎng)格單元，這樣使你更精確地計(jì)算流場(chǎng)的特性。當(dāng)你正確地用了網(wǎng)格自適應(yīng)方法，那得到的網(wǎng)格對(duì)流體計(jì)算是最優(yōu)的，因?yàn)檫@方法能確定哪里加入了有更多網(wǎng)格單元。

另外，大家在使用過(guò)程中會(huì)創(chuàng)建很多材料卡片、載荷工況卡片，過(guò)去按字母排序查找很麻煩，現(xiàn)在HyperMesh 會(huì)給常用的卡片打上星標(biāo)，自動(dòng)前置顯示，相當(dāng)于幫大家做了 “常用收藏”。而且瀏覽器的搜索功能支持自動(dòng)補(bǔ)全，輸入部分關(guān)鍵詞就能識(shí)別出可能想找的對(duì)象，檢索更高效。

完成約65萬(wàn)網(wǎng)格生成后，通過(guò)Mesh Quality檢查模塊驗(yàn)證正交質(zhì)量（Orthogonal Quality>0.15）、面網(wǎng)格增長(zhǎng)率（<1.5）等指標(biāo)，對(duì)診斷出的0.05%負(fù)體積單元采用Smooth工具進(jìn)行局部重構(gòu)。

圓環(huán)面被離散為若干個(gè)三角形單元（基于HyperMesh自制） 單元根據(jù)空間維度和幾何形狀，包括以下類(lèi)型： 面單元（三角形、四邊形、多邊形） 體單元（四面體、六面體、多面體、三棱柱、四棱錐） 所謂多面體網(wǎng)格，是指在網(wǎng)格中存在多面體單元。

（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。 4 定義模型 （1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開(kāi)Fluent Launcher對(duì)話框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。（2）單擊命令結(jié)構(gòu)樹(shù)中General按鈕，彈出General（總體模型設(shè)定）面板。

（7）執(zhí)行主菜單File→Close Meshing命令，退出網(wǎng)格劃分界面，返回到Workbench主界面。（8）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。 4 設(shè)置材料 （1）雙擊A4欄Setup項(xiàng)，打開(kāi)Fluent Launcher對(duì)話框，單擊OK按鈕進(jìn)入FLUENT界面。

（5）網(wǎng)格劃分完成以后，單擊模型樹(shù)中Mesh項(xiàng)可以在圖形窗口中查看網(wǎng)格。（6）執(zhí)行主菜單File→Close Meshing命令，退出網(wǎng)格劃分界面，返回到Workbench主界面。（7）右鍵單擊Workbench界面中A3 Mesh項(xiàng)，選擇快捷菜單中的Update項(xiàng)，完成網(wǎng)格數(shù)據(jù)往Fluent分析模塊中的傳遞。

在Fluent-Meshing中以skewness≤0.8為標(biāo)準(zhǔn)生成面網(wǎng)格，面網(wǎng)格最大尺寸34.2mm，最小尺寸2.1mm，并施加全局曲率細(xì)化控制和鄰近細(xì)化控制。后基于面網(wǎng)格生成多面體體網(wǎng)格，體網(wǎng)格和面網(wǎng)格最大尺寸相同，盡量保證cell quality≥0.15。

動(dòng)網(wǎng)格模型的設(shè)置 在FLUENT中進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算時(shí)，需要激活動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算模塊，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，其相關(guān)設(shè)置如下。