Построение сеток в задачах авиационной и космической техники - А.М. Молчанов, М.А. Щербаков, Д.С. Янышев, М.Ю. Куприков, Л.В. Быков. 2013, страница 25

Все кривые и точки, лежащие на стыках поверхностей, будут удалены,если угол стыка поверхностей будет меньше заданной угловой точности(Feature angle). Остальные параметры оставляем «по умолчанию» инажимаем OK. Результат представлен на рисунке 4.7.4, б. Оставшиеся линиистали толще (для лучшего отображения) и изменили свой цвет на красный(кодировка статуса линии).а)б)Рисунок 4.7.4 а) исходный вид геометрии; б) геометрия после диагностики ифильтрации элементовСтатус линии кодируется тремя цветами: зелёный – говорит о том, чтолиния не принадлежит ни одной из поверхностей; жёлтый – линияпринадлежит одной из поверхностей; красный – линия принадлежит двумповерхностям; синий – линия принадлежит трём и более поверхностям.214Зелёные линии встречаются чаще всего при ошибках импортагеометрии, когда отсутствуют большие участки геометрии модели иливозникают новые, ранее не создаваемые элементы.Жёлтыелинииполучаютсяпринесогласованииточностиимпортируемой геометрии и настроек ICEM CFD, а также при импортегеометрии.

Примеры: исходная модель была создана с низкой точностью,«расползание» (образование зазоров) по стыкам поверхностей, исчезновениенекоторых поверхностей и т.д.Синие линии появляются на Т-образных стыках поверхностей (чащевсего, когда импортируются два и более тела), при ошибках импорта илинекачественнойисходнойгеометрии(«перекрученные»поверхности,наложение одной поверхности на другую и т.д.).

Если сеточная модельстроится сразу для нескольких тел, то сини линии не являются сигналом обошибке в геометрии.В идеале, все линии должны быть красными. Однако, если размерывозникших ошибок (зазоры) меньше размера поверхностного элемента в этомместе, то возможно построение сеточной модели и с этими ошибками.Достаточно удалить кривые не красного цвета и точки в этой областигеометрии. В противном случае необходимо работать с геометрией: либоисправлять исходную геометрию в стороннем графическом пакете, либо(если это возможно) перестраивать геометрию непосредственно в ICEM CFD,либо использовать функции по «лечению» геометрии: Repair Geometry.Формат данного пособия не предусматривает рассмотрения этих способов.Вернемся к нашей геометрии. Обратим внимание на семейство INLET:после диагностики и фильтрации геометрии кривая на стыке семействаINLET и OPEN пропала (рисунок 4.7.5, а).

Однако данная кривая необходимадля чёткого определения границы между семействами. Необходимовосстановить эту кривую: функция Create/Modify Curve215> Extract Curvesfrom Surfaces. Указываем сферическую поверхность входа и нажимаемOK. Кривая восстановлена (рисунок 4.7.5, б).а)б)Рисунок 4.7.5 Восстановление кривой семейства INLET: а) геометрия довосстановления; б) геометрия после восстановленияСгенерируем заново тетра-сетку и обратим внимание на границы междуповерхностями (рисунок 4.7.6). А также проверим качество полученнойсетки: для параметра Quality минимальное значение составило 0,34.а)б)Рисунок 4.7.6 Поверхностная сетка на границах семейств: а) головной обтекатель; б)корневая часть стабилизатора216Создадим призматический подслой вторым способом, т.е.

вначалесоздадим два исходных призма-слоя, а затем разделим их на необходимоечисло слоёв.Установим настройки для генерации исходных слоёв: кладка Mesh >Global Mesh Setup > Prism Mesh Parameters. Установим следующиепараметры призматических слоёв: Height ratio – 1.2; Number of layers – 2;Total height – 1.65 (значение выбрано из условия: размер первого слоя – 0,1мм, число слоёв – 8).

Установим настройки построения призматическихслоёв: Ortho weight – 0.2; Fillet ratio – 0.8; Number of surface smoothing steps –0; Triangle quality type – min_angle; Number of volume smoothing steps – 10;Max directional smoothing steps – 10; First layer smoothing steps – 5. Сохранимнастройки – OK.Перейдём в функцию Compute mesh > Prism Mesh.

Выберем семейства(поверхности ракеты) на которых будут строиться призматические слои(Select Parts for Prism Layer). Нажимаем Compute.Перейдём на вкладку Edit Mesh и далее Split Mesh > Split Prisms.Установим число слоёв – 4, нажмём OK. Каждый ранее созданный слойпризматического подслоя будет разбит на четыре слоя. Переходим к функцииMove Nodes > Redistribute Prism Edge. Включаем способ распределениятолщин – от фиксированного размера первого слоя (Fix initial height),устанавливаем размер первого слоя (Initial height) – 0.1, нажимаем OK.Призматический подслой готов.

Далее выглаживаем сетку (Smooth elementsGlobally) и экспортируем её в формат, необходимый решателю (вкладкаOutput). Сохраним и закроем проект.4.7.2.Построение гекса-сеткиВ следующем примере рассмотрим построение гекса-сетки на основеблочной топологии применительно к имеющейся расчётной области ракеты.217Построение блочной топологии для данной геометрии достаточносложный процесс, так как необходимо описывать стабилизаторы ракеты.Наиболее простым, в данном случае, способом является способ созданиегеометрии ¼ от всей расчётной области, содержащей один стабилизатор, споследующим заданием периодичности вращением в 90°. А полученнуюсеточную модель использовать для создания кругового массива: создать 1копию, если предполагается вести расчёт для области в 180°, или создать 3копии для расчёта области в 360° (аналогично созданию массива трубоктеплообменника).В примере будет показано как построить блочную топологию для ¼расчётной области используя имеющуюся геометрию (сектор в 180°).Данный способ создания блочной топологии может быть использован вслучае, если второй имеющийся стабилизатор немного отличался размерамиот первого.

Или, например, при создании блочной топологии несущего винтавертолёта, лопасти которого во время работы имеют различный уголустановки.Ноосновнымвданномпримереявляетсяпоказприменениядополнительных геометрических построений в ICEM CFD и созданияблочной топологии стабилизатора. Данный способ создания блочнойтопологии может быть использован для описания лопатки газотурбинногодвигателя и моделирования радиального зазора над лопаткой.

Вернёмся кпримеру.В новом проекте откроем существующую геометрию из прошлогопроекта с ракетой (построение тетра-сетки): File > Geometry > OpenGeometry… или нажмем кнопку Open Geometryна панели меню ивыберем файл геометрии с расширением *.tin прошлого проекта.Для удобства построения блочной топологии в ¼ для геометрии в ½необходимо существующую геометрию подготовить для этих целей.

А218именно создать ряд опорных кривых и точек (к ним будут привязаныэлементы блока). Окончательно смысл этих построений будет понятен в ходепостроения блочной топологии модели и сейчас на нём останавливаться небудем.Заходим на вкладку Geometry. Вначале восстановим кривые и точки (впрошлом проекте они были удалены как ухудшавшие сеточную модель, а дляблочной топологии они необходимы).

Для этого воспользуемся функциейRepair Geometry> Built Diagnostic Topology. Если возле функцийFilter points и Filter curves стоят галочки – снимите их. Нажмите OK.Удалённые в прошлом проекте кривые и точки будут восстановлены (кривыестабилизатора и головного обтекателя, например). Общий вид полученнойгеометрии представлен на рисунке 4.7.7.Рисунок 4.7.7 Восстановленные кривые и точкиЧтобы уменьшить отображаемую толщину линий и снять цветовуюмаркировку (в дальнейшем они будут мешать) в Дереве модели > Geometry >Curves > ПКМ > снять галочки у Show Wide и у Color by Count.219Следующий шаг – создаём опорные кривые. Create/Modify CurveSurface Parameter>– данная функция позволяет создавать эквидистантныекривые на поверхностях.

Опорным при построении является начальный крайповерхности – никак не отображается, приходится использовать переборвариантов. В ходе построения выбираются поверхность на которой будетсоздана кривая, направление кривой (вдоль или поперёк поверхности –определяется перебором вариантов) и параметр – приведенное расстояние открая поверхности до кривой (0 – первый край, 0.5 – середина поверхности, 1– последний край).Функция U или V определяет направление кривой – вдоль или поперёкповерхности.При помощи функции Surface Parameter необходимо построить средниелинии поверхностей SYMMETRY, OPEN, OUTLET (рисунок 4.7.8).Рисунок 4.7.8 Созданные кривые и точки220Также необходимы опорные точки на созданных кривых.

Точки наконцах выбранных кривых строятся при помощи функции Create PointCurve EndsДля>(рисунок 4.7.8).сферическойчастирасчётнойобласти(INLET)построитьвспомогательную кривую описанным выше способом не удастся. Апредставленная поверхность ограничена только тремя кривыми-краями. Дляэтой поверхности вспомогательную кривую построим при помощи созданиякопии одной из кривых. Функция Transform Geometry> Rotate Geometry.

Выберем нижнюю кривую – дугу (рисунок 4.7.9, а). Включим функциюкопирования выбранного объекта (галочка возле Copy). Число копий – 1.Включим функцию задания угла и поставим значение -90. Ось вращения –OX. Нажмём OK. Результат построения представлен на рисунке 4.7.9, б.а)б)Рисунок 4.7.9 Построение кривой на поверхности INLET: а) выбор кривой; б)результат построенияВыше представленными способами построения кривых и точек создайтевспомогательные (опорные) кривые и точки на поверхностях самой ракеты.221Поверхности ракеты без вспомогательной геометрии и после созданиявспомогательной геометрии представлены на рисунке 4.7.10.а)б)Рисунок 4.7.10 Вспомогательные кривые и точки на геометрии ракеты: а) допостроения; б) после построенияДля задания периодичности блокинга необходимо вначале зайти навкладку Mesh и задать периодичность сеточной модели: Global Mesh Setup >Set up Periodicity.