最近一直有人留言說介紹ICEM CFD,今天就來掰一掰這軟件。

ICEM CFD目前是作為ANSYS CFD的網(wǎng)格核心工具,其擔(dān)負(fù)著為ANSYS Fluent及ANSYS CFX輸出網(wǎng)格的任務(wù),雖然說近年來ANSYS在力推Mesh模塊和Fluent Meshing,其核心地位有所下降(看近幾年的新版本功能更新可見端倪),然而在近期其仍然是ANSYS CFD的主要網(wǎng)格工具。后續(xù)我們再提Fluent Meshing,今天的主角是ICEM CFD。

ICEM CFD并不是ANSYS的親兒子,是從別家買回來的。市面上還有一款做曲面造型的軟件叫ICEM Surf,據(jù)說是ICEM CFD的兄弟,如今被達(dá)索買走了。小公司的軟件就是這樣,總逃不脫被收購的命運(yùn)。ICEM CFD被ANSYS收購之后受到優(yōu)待,軟件界面經(jīng)過不斷修改,而且不斷的與ANSYS核心產(chǎn)品進(jìn)行融合,如今已經(jīng)被集成到ANSYS Workbench中。(ICEM CFD除了作為Workbench的模塊之外,還可以獨(dú)立運(yùn)行,由此也可以看出這軟件在ANSYS中的地位了)。

ICEM CFD的功能非常齊全:

• 幾何處理。ICEM CFD具備一定的幾何建模功能,雖然操作方便性上無法和專業(yè)CAD軟件相比,然而功能還算完善,絕大多數(shù)復(fù)雜幾何均可創(chuàng)建。除此之外,ICEM CFD支持絕大多數(shù)主流CAD軟件的文件格式及通用文件格式,在幾何導(dǎo)入方面毫無壓力。ICEM CFD還具備較好的幾何修改功能,能夠應(yīng)付絕大多數(shù)的破損幾何修復(fù)。

• 網(wǎng)格生成。ICEM CFD除了提供常規(guī)的自動非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格外,還提供了分塊六面體功能。在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方面,其支持除多面體網(wǎng)格外的所有網(wǎng)格形式。而其分塊六面體功能,則采用獨(dú)特的虛擬塊映射方式生成貼體六面體網(wǎng)格,支持自頂向下及自底向上兩種塊構(gòu)建方式,在實(shí)際網(wǎng)格劃分中非常靈活。

• 網(wǎng)格輸出。ICEM CFD支持市面上所能見到的絕大多數(shù)CAE求解器所接受的網(wǎng)格,同時(shí)其還能輸出一些通用網(wǎng)格格式。

多說無益,以一個(gè)簡單的案例來描述ICEM CFD的網(wǎng)格生成功能。由于其自動非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格過于簡單,本次重點(diǎn)描述其分塊六面體功能。后續(xù)會有專題專門詳細(xì)講。

采用前面的Pointwise案例所用的幾何文件。

ICEM CFD可以從開始菜單中啟動,也可以從Workbench中啟動。

• 啟動ICEM CFD后,選擇菜單File → Import Model,打開文件選擇對話框

• 設(shè)置對話框的文件類型過濾器為IGES

• 選擇文件TransitionDuct.igs

• 點(diǎn)擊打開按鈕選擇文件

• 在左下角面板中點(diǎn)擊Apply按鈕加載文件

按如下操作顯示幾何面。

導(dǎo)入的是一個(gè)曲面。雖然ICEM CFD的分塊六面體功能并不要求幾何必須是三維實(shí)體,然而本案例導(dǎo)入的幾何模型缺少了必要的線條。同時(shí)為了后續(xù)網(wǎng)格劃分方便,還需要添加一些輔助幾何。

• 選擇Geometry標(biāo)簽頁,選擇按鈕Repair Geometry

• 點(diǎn)擊左下角按鈕Apply

處理完畢后的幾何如下圖所示。

可以看到幾何上的邊線有不同的顏色。這里暫時(shí)不管它。

• 按下圖所示先創(chuàng)建兩條中線

• 按下圖所示創(chuàng)建幾個(gè)標(biāo)志點(diǎn),方便后續(xù)塊的關(guān)聯(lián)

這幾個(gè)點(diǎn)位置差不多就行,不需要特別精確。

• 將缺失的幾何面補(bǔ)齊

在ICEM CFD中,邊界命名是通過創(chuàng)建Part來實(shí)現(xiàn)的。按下圖所示創(chuàng)建Part。

這里采用自頂向下構(gòu)建塊。其實(shí)也可以采用自底向上,都差不多。

• 選擇Blocking標(biāo)簽頁,選擇Create Block按鈕

• 左下角面板中設(shè)置Part名稱為Fluid

• 采用默認(rèn)參數(shù),點(diǎn)擊左下角按鈕Apply創(chuàng)建塊

創(chuàng)建的初始塊如下圖所示。

本案例的塊需要切割。這里采用C型切割。如下圖所示操作。

將多余的塊刪除掉。

在ICEM CFD分塊劃分六面體中,最為重要的一環(huán)是進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這里先進(jìn)行點(diǎn)關(guān)聯(lián),之后進(jìn)行線關(guān)聯(lián)。關(guān)于關(guān)聯(lián)的詳細(xì)介紹,我們留到后面的專題中去講述。

• 進(jìn)行點(diǎn)關(guān)聯(lián)

• 進(jìn)行線關(guān)聯(lián)

此時(shí)可以指定尺寸,生成網(wǎng)格了。

• 選擇Mesh標(biāo)簽頁,選擇按鈕Global Mesh Setup

• 設(shè)置Max element為0.01

更新網(wǎng)格參數(shù)。

• 選擇Blocking標(biāo)簽頁,點(diǎn)擊Pre-Mesh Params按鈕

• 點(diǎn)擊左下角按鈕Apply

此時(shí)可以觀察網(wǎng)格了。

• 選擇激活模型樹節(jié)點(diǎn)Blocking > Pre-Mesh,可以觀察生成的網(wǎng)格

生成的網(wǎng)格如下圖所示。

將塊O型切分以提高網(wǎng)格質(zhì)量。目標(biāo)是處理下圖中紅圈所示的低質(zhì)量網(wǎng)格。

• 選擇Blocking標(biāo)簽頁,點(diǎn)擊按鈕Split Block,按下圖所示進(jìn)行O型切分

O型切分后網(wǎng)格如下圖所示。

后期還可以優(yōu)化網(wǎng)格分布、指定邊界層參數(shù)等,這里就不演示了。

上面只是預(yù)覽網(wǎng)格,并未真正生成網(wǎng)格。

• 選擇菜單File → Mesh → Load From Blocking生成網(wǎng)格

• 選擇Outpu標(biāo)簽頁,點(diǎn)擊按鈕Select Solver選擇目標(biāo)求解器

• 點(diǎn)擊按鈕Write input輸出網(wǎng)格

本案例結(jié)束。

本案例只是簡單的描述了ICEM CFD分塊六面體劃分思路。更多的關(guān)于ICEM CFD的內(nèi)容,后面開專題詳細(xì)講述。