ICEM六面体网格划分解读课件.ppt

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1、ICEM六面体网格划分,ICEM CFD/AI*Environment V10,六面体网格划分,9/9/05,Inventory #002277D1-3,不依赖几何形状创建块（block）结构“自顶向下” 拓扑创建用户将是雕塑家而不是砖瓦匠一步创建高级拓扑结构(O-grid)“自底向上” 拓扑创建创建块过程将是像砖瓦匠一样逐层创建创建块拉伸面复制拓扑可以联合使用自顶向下/ 由底向上网格拓扑创建技术,六面体网格划分步骤 自顶向下/ 由底向上,O-grid,9/9/05,Inventory #002277D1-4,可以使用与划分四面体网格相同的几何模型(tetin)不需要几何体结构完全封闭块结构投

2、影到几何体曲面 自动的曲线和点 手工点,质点,和曲线不是必须的但非常有用使用 Build Topology 快速建立曲线和点,六面体网格划分的几何要求,关联 Face to Surface 到虚的family或插值 Interpolation ，结果可等价于确实存在几何体生成的网格,几何,块,9/9/05,Inventory #002277D1-5,几何/分块 术语,Geometry 几何Point 点Curve 曲线Surface 曲面Volume 体(material point, body),BlockingVertex 顶点Edge 边Face 面Block 块,Point,Curve

3、,Material point/body,Surfaces,Block,Vertex,Edge,Face,注意: “curve” 指线, 圆弧, 及样条曲线,9/9/05,Inventory #002277D1-6,构建能够捕捉几何的块结构自顶向下分割及舍弃无用的块自底向上通过拉伸、创建、复制创建块在块和几何之间建立关联通常为边与曲线之间建立关联在几何体上移动块顶点自动和手动方法指定网格尺寸通过设置曲面和曲线网格尺寸可快速设定设置边尺寸分布可细化调整观察网格并检查/提高质量输出网格,分块过程 全部过程,9/9/05,Inventory #002277D1-7,2D Pipe Junction

4、指南,练习 2D Pipe Junction 实例 #1,9/9/05,Inventory #002277D1-8,初始分块,创建一个新的块结构, 你必须首先生成一个初始块 3D3D 创建的块环绕在几何体周围2D2D Planar在z0的xy平面内环绕2D几何实体创建2D块，即使几何体不是2D形式 并不一定需要2D面,9/9/05,Inventory #002277D1-9,初始块结构 2D,初始化 2D将自动为整个几何体创建面块 每一个曲面成为一个2D 块Free块对于非结构网格鲁棒性强Mapped 对应结构根据特定特征对齐网格,2D 块,几何,非结构块,必须首先 Build Topolog

5、y 可在非结构(free)和结构(mapped)之间转换: Edit Block - Convert Block Type,9/9/05,Inventory #002277D1-10,分块过程 构建适合几何体的块结构,自顶向下方法,从环绕整个几何体的一个块开始,分割块 以捕捉几何体形状,删除无用的块,注意: 缺省情况下，删除的块将放入 part VORFN, 在后面必要时候可以重新使用,9/9/05,Inventory #002277D1-11,分块过程 在几何体和块之间建立关联,关联块到几何体通常在边和曲线建立关联在最后的网格中, 边将投影到这些曲线在模型树中右击 Edges - Show

6、association 显示关联箭头,9/9/05,Inventory #002277D1-12,分块过程 在几何体上移动块顶点,移动顶点以更好的表现几何体的形状所有显示的顶点可以立刻投影到几何体可以单独在几何体上移动它们可以一次移动多个沿着固定平面或线/矢量移动,9/9/05,Inventory #002277D1-13,Moving Vertices of Different Associations,颜色表明了关联类型及顶点可以进行的移动方式(边也遵循这一标准, 不包括红色) 红约束到几何点（point）除非改变关联，否则不可移动绿约束到曲线（curve）在特定的曲线上滑动白约束到曲面（

7、surfaces）在任何 ACTIVE曲面上滑动 (在模型树中打开显示的曲面)如果不在曲面上, 将跳到最近的ACTIVE曲面上移动蓝自由（通常是内部）顶点选择顶点附近的边，并在其上移动,9/9/05,Inventory #002277D1-14,分块过程 设置网格尺寸,设置网格尺寸通过设置曲面和曲线网格尺寸快速定义六面体网格尺寸 或设置edge-by-edge 细化调整自动 copy to parallel edges （复制到平行边）,9/9/05,Inventory #002277D1-15,边参数,17 划分法则,箭头指明 side 1 和 side 2,Side 1 箭头底部,Side

8、 2 箭头顶部,网格距离可以链接到其他边,要求的,实际,Spacing 1 side 1侧前两个网格点的距离Ratio 1 从side 1向中心的生长比率Spacing 2 side 2侧前两个网格点的距离Ratio 2 从side 2向中心的生长比率Max Space edge上最大网格单元距离,9/9/05,Inventory #002277D1-16,观察边投影形状,网格生成后右击 Edges - Projected shape 观察边投影形状首先设置网格尺寸, 并计算生成网格, 因为实际上只是将每条边上的网格点移动到在网格中最后的位置,9/9/05,Inventory #002277D

9、1-17,分块过程 观察网格,No projection,Face projection,观察网格 可以在过程任何时期创建网格网格有不同的投影方法选择 Projection faces 可以完全描绘几何体通过在模型树中打开 Part观察指定曲面的网格 使用 Scan planes 观察内部网格,9/9/05,Inventory #002277D1-18,分块过程 检查网格质量,使用网格质量直方图 Determinant 决定指标测量单元变形大部分求解器接受 0.1争取 0.2Angle 角度单元最小内角争取 18 度Aspect ratio 纵横比Volume 体积Warpage 扭曲争取 4

10、5 度,通过设置直方图，你可以显示指定质量范围内的网格单元,9/9/05,Inventory #002277D1-19,3D Pipe Junction 指南,练习 3D Pipe Junction 实例 #2,9/9/05,Inventory #002277D1-20,O- grid 定义,O-grid,C-grid,L-grid,没有 O-grid,O-grid,O-grid 是一步创建的一系列块结构， 排列成 “O” 型或环绕型3 种基本类型 ，采用相同的操作方法都被称为“O-grids”O-gridC-grid (半个 O-grid)L-grid (四分之一 O-grid)当块必须位于

11、曲线或曲面上时减少歪斜 圆柱复杂几何提高壁面附近聚集的网格点的效率,9/9/05,Inventory #002277D1-21,绕体O-网格,在对象外围创建O-grid,解决环绕固体区域的边界层问题而不必增加网格点数目,9/9/05,Inventory #002277D1-22,创建O-Grids 缺省 O-Grid,注意: 内部块含有所有内部边和顶点,7 blocks in 3D,5 blocks in 2D,选择 blocks环绕face, edge, 或 vertex,为 O-grid选择块可以通过visible（可视）, all（全部）, part, around face（环绕面）,

12、 around edge（环绕边）, around vertex（环绕点）, 2 corner method（对角点）选择,9/9/05,Inventory #002277D1-23,创建 O-Grids 添加面,O-grid 穿过这个面,在创建O-grid过程中添加面O-grid “穿过” 选定的块的面一般情况下,在“平坦部分”添加面增加一个面实际上等价于增加了面两侧的block块,O-grid 穿过这个面,半 O-grid (C-grid),使用例子管道末端对称平面复杂几何体,9/9/05,Inventory #002277D1-24,创建 O-Grids 添加多个面,四分之一 O-gri

13、d (L-grid),看起来 在一个方向上是C-grid 在另一个方向是 L-grid,四分之一O-grids 可以用来对三角形划分块,环绕选定的块可以添加任意数目的面如果添加所有环绕块的面, 结果是没有任何变化，因为O-grid 穿透了所有面,创建 O-Grids 环绕块,9/9/05,Inventory #002277D1-25,选择 Around block(s) 创建 O-grid 环绕选定的块用于创建环绕固体对象的网格例子圆柱绕流环绕飞机或汽车体的边界层,9/9/05,Inventory #002277D1-26,比例缩放 O-Grids,选择的边 factor=1,Factor=0

14、.3,在创建过程中或创建后，O-grids 可以改变尺寸缺省情况下O-grid尺寸设置为使网格扭曲最小实际上，通过设定选择的边，你可以缩放所有平行的O-grid边选定的边赋予的factor为1数字 1 将收缩边因此创建一个更大的内部块,9/9/05,Inventory #002277D1-27,O-Grids 实例应用,通过使用O-grid网格可以得到改进在块角点生成较差网格的例子,划分 O-grid之前,9/9/05,Inventory #002277D1-28,3D Pipe Junction 指南,Finish 3D Pipe Workshop, Capture the Rod and

15、Add O-Block,9/9/05,Inventory #002277D1-29,索引控制,i,j,k,1 2 4 3:1,i=1 j=2 k=4 O-grid3=1,所有块和顶点通过全局索引（index）表定义初始块包含 i,j,k 索引， 并与全局直角坐标系 x,y,z,对齐通过分割创建的子块维持这个方向O-grids 不符合这个方向, 因此每个 O-grid 创建一个新的索引方向(O3, O4, etc)顶点索引通过 Vertices - Indices显示,9/9/05,Inventory #002277D1-30,使用索引控制,Blocks can be turned off an

16、d on based on indices 使用索引控制打开或关闭块显示许多操作可以只针对显示块分割块延伸分割调节 O-grid大小,重新设置所有可视,Select corners 通常快于复选索引箭头,i min=2 max=3,i=2,i=3,i min=1 max=2,i=1,i=2,O3=1,O3 min=1 max=1,O3=1,O3=1,O3=1,O3 min=0 max=0,O3=0,O3=0,O3=0,O3=0,9/9/05,Inventory #002277D1-31,扫描平面 Scan planes,右击 Pre-mesh - Scan planes 调出 scan pla

17、ne 面板,Select 按钮用于选择 一条边 scan plane 垂直于这个边,观察内部网格作为质量直方图的辅助用来诊断坏网格的成因使用Select按钮选择边, Scan planes垂直选定的边 或选择索引方向的代码#0 i#1 j#2 k#3, 4, etc O-grids,9/9/05,Inventory #002277D1-32,分块过程 输出网格,转换成非结构网格 (右击 Pre-mesh),输出结构 网格,转变pre-mesh到永久网格两种格式，取决于你使用的求解器非结构 (Pre-mesh - Convert to Unstruct Mesh)结构(File - Blocki

18、ng - Save Multiblock Mesh)分块的改变不会再影响网格此后网格可以通过Edit mesh 标签栏中的任何工具编辑此后网格可以平滑,9/9/05,Inventory #002277D1-33,3D Pipe Junction 指南,Examine the 3D Pipe Mesh 使用scan planes 和 index control,9/9/05,Inventory #002277D1-34,3种O-Grids的基本应用,作为分块过程第一步，利用 O-grid捕捉几何体形状的例子,四分之一 O-grid,3种O-grids的基本应用捕捉几何模型的形状当采用这种方法时，

19、一般在分块过程的初期位于块顶角且关联的曲面不相交成角的地方网格质量不高， O-grids提高网格质量 改进聚集在壁面附近网格点的效率边界层分辨率,后两种方法采用相同的O-grid, 在分块过程后期使用,9/9/05,Inventory #002277D1-35,SphereCube 指南,练习 the SphereCube 实例 #3,9/9/05,Inventory #002277D1-36,扩充分割,选择边,选择边,选择 Project vertices 自动投影顶点到相关联的几何体最近的平面,把一个分割想象成一个平面(即使它不必是平面状的)在“平面”外选择一个边，它将延伸到所有方向 分割

20、只穿过显示的块采用 index control 限制显示的块,9/9/05,Inventory #002277D1-37,分割面,选择面,选择边,面分割垂直选定的边,VORFN 块分割,分割面实际上是分割块操作分割面分割临近的位于不活动part 中的块 , 剩下的我们看到的是在可视的面上分割端部选择用于分割面左击边并拖动分割分割垂直选定的边,9/9/05,Inventory #002277D1-38,合并块,选择块,合并块选择用于合并块, 然后中键单击Apply你不能合并不同parts中块， 除非改变它们到同一 part中,9/9/05,Inventory #002277D1-39,合并面,选

21、择对角顶点,选择面,Merge face 在选定的面两侧合并块,合并面选择横跨面两个对角用于合并Apply无法选择O-grids的面， 因为这是一个不同的索引方向实际上在选定的面两侧合并块,9/9/05,Inventory #002277D1-40,修整边 分割边,Spline,Linear,Control point,初始边,Multiple splits,Edges 在投影前缺省是线性的Edges 成形是通过使用分割边Spline 样条Linear 直线Control point 控制点在分割之后使用 Move vertex 移动分割点 分割自动覆盖在网格计算的插值,9/9/05,Inve

22、ntory #002277D1-41,修整边 分割边例子,使用分割边可以在几何体上创建一个洞,Geometry (gear),9/9/05,Inventory #002277D1-42,修整边 链接边,Source edge,Target edge,Factor = 0.9,Factor = 1.3,Factor = 0.6,使用一条边控制另一条的形状选择source（原）edge然后选择target（目标）edge 输入 factor (值越大曲率越高),9/9/05,Inventory #002277D1-43,设置位置,z,设置顶点的 z 坐标,选择这些顶点,设置 选定顶点的X, Y,

23、Z 选择 Vertices to Set, 然后选择要移动的顶点，或者使用索引（index）并选择可见的顶点选择要移动的方向 (设置 X, Y, Z)可以使用局部坐标系(柱坐标, 直角坐标)如果是柱坐标系统, (x, y, z)变为 (r, , z)输入值或选择Ref. Point并在屏幕上选择方法可以为Set Position 或 IncrementApply,9/9/05,Inventory #002277D1-44,对齐顶点,在这个平面中移动顶点 (XY),选择这个边,选择这些 顶点中任何一个或多个,使一个平面上多个顶点与另一个平面上的相应顶点对齐(or split dimension)

24、选择 Along edge direction,然后选择连接两个平面的edge，or runs approximately normal to the split plane that you want to move inside 选择 Reference vertex, 在平面选择任何你想对齐的顶点 . 这些顶点将保持固定选择顶点移动的平面 (XY, YZ, XZ, 或User Defined). User Defined 平面必须指定一个法向矢量, 例如 (1 1 0)Apply,9/9/05,Inventory #002277D1-45,自底向上网格划分方法,自顶向下通常功能强大自底向

25、上的方法可以提高灵活性移动方法平移旋转镜像比例2D到3D拉伸平移旋转块分割及联合拉伸网格面创建块,9/9/05,Inventory #002277D1-46,移动块,镜像例子,简单的移动选择的块或创建一个移动副本并与原来的块联合选择要移动的blocks选择方法平移旋转镜像比例输入选定方法所需参数,9/9/05,Inventory #002277D1-47,创建块 2D 到3D 旋转,2D块可以转换成3D块，共有3种方法Fill 填充由闭合的2D面块自动创建3D块Translate 平移Rotate 旋转,在3D几何体不存在的地方，可拉伸点成线和拉伸线成面,圆周方向网格点数目,旋转,面网格和扫描

26、平面,9/9/05,Inventory #002277D1-48,创建块 六面体(顶点位置),1,4,3,2,5,6,7,8,选择8顶点,选择2平面,创建块的类型Hexa 六面体8 顶点 2 面Quarter O-grid 四分之一O-grid Degenerate 退化,9/9/05,Inventory #002277D1-49,创建块 六面体 (几何位置),1,4,3,2,5,6,7,8,单击中键,如果没有8 个顶点可选如何办?选择已有顶点单击中键在屏幕上选择余下的位置 顺序和原来保持一致,9/9/05,Inventory #002277D1-50,拉伸面,选择面 (选择face或使用两角

27、点方法)Interactive 交互式按指示拖拉Extrude a Fixed distance输入距离Extrude along curve 沿曲线选择曲线,两角点方法,选择面,9/9/05,Inventory #002277D1-51,创建块 Wedge楔,1,2,3,4,5,6,Degenerate 退化块选择6 顶点或位置顺序很重要网格线在 顶点 1 和 4处融合结果沿一条边生成棱柱块Quarter-O-Grid 四分之一 O-Grid获得六面体 “wedge” (Y 结构),退化,四分之一O-Grid,9/9/05,Inventory #002277D1-52,Swept (非结构)

28、选择6个顶点或位置与退化不同的选择顺序（四分之一 o-grid）生成非结构网格tris/prisms 三角形/棱柱 可转换块类型 Convert Block Type为Structured 结构为 Unstructured (2D)为 Swept (3D)退化的六面体楔块(Y 结构),创建块 扫描块 Swept Block,1,5,3,2,6,4,9/9/05,Inventory #002277D1-53,瓦解块,例子: 划分 knife-edge wings网格,选择边,瓦解块选择边定义瓦解方向选择要瓦解的块结果生成退化的块 (棱柱结构)退化块经常被删除,9/9/05,Inventory #

29、002277D1-54,分割顶点,选择这两个 顶点,分割单独的顶点或合并的顶点, 包括由于瓦解块合并的顶点选择任意数目的顶点并单击中键Apply如果在合并顶点之后永久的删除块, 这个操作将无法取消合并. 因为永久删除某一块后，索引表重新定义,9/9/05,Inventory #002277D1-55,合并顶点,1,2,1,2,合并顶点可以选择要合并的一对一个接一个执行, 或通过指定公差快速的执行多个操作当单独合并时, 同时选择两个顶点 当 Merge to average 关闭,第二个顶点合并到第一个顶点当 Merge to average 打开时, 两个顶点合并到中点用于将独立的拓扑连接到一

30、起用于退化块,9/9/05,Inventory #002277D1-56,删除分割及O-Grids,1,2,1,2,删除一个分割,删除 O-grid,使用 Merge vertices - propagate删除分割及O-Grids选择一条边两端的两个顶点，处于你想删除的方向单击中键, confirm第二个顶点合并到第一个顶点 ，并且合并会退化如果删除 O-grid, 只需选择径向边的顶点,9/9/05,Inventory #002277D1-57,删除块 永久,节点数相等,节点数不等,永久删除,删除块, 缺省情况下, 移动块到part VORFN, 比永久删除更稳定 (不需重新计算索引)但是

31、，有些情况下，永久删除是有利的删除所有 VORFN ，可以作为复杂拓扑的修改工具 (索引重新计算)删除单独的块可以释放与VORFN块连接的点,9/9/05,Inventory #002277D1-58,定义块交界面单元体个数倍数只能用于特定的求解器细化: Factor 1 (输入整数)粗化: Factor 1 (输入分数 1/2, 1/3, 等.),细化,选择细化边方向或选择 “All”,选择细化的块,Factor = 1/3,9/9/05,Inventory #002277D1-59,首先必须对 Tetin 文件指定 Global Mesh Size - Set up Periodicity

32、Translational 平移输入矢量指定数量和方向 Rotational 旋转输入 Axis 矢量 指定方向输入 Base 指定轴的位置输入 Angle 角度,周期,21.1765o (360/17),Axis (0 0 1),Base (0 0 0),9/9/05,Inventory #002277D1-60,周期,子分割同样具有周期性,周期Vertices 存入blocking file选择 Edit Block - Periodic Vertices - Create同时选择成对的顶点每对的第二个顶点移动到第一个顶点周期位置当你移动一个顶点成对的另外一个同时移动后面进行的子分割同样具有周期性在模型树中右击 Vertices - Periodic, Faces - Periodic Faces只有face的4角都具有周期性时 face才有周期性,9/9/05,Inventory #002277D1-61,其它指南,自习如下例子Pipe BladeElbow Part练习六面体混和例子HVAC Hybrid (Hexa/Tetra Merge),Elbow Part,HVAC,