Построение сеток в задачах авиационной и космической техники - А.М. Молчанов, М.А. Щербаков, Д.С. Янышев, М.Ю. Куприков, Л.В. Быков. 2013 (1013341), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Выберем функцию Part Mesh Setup>, впоявившейся таблице в ячейке, принадлежащей семейству INLET исоответствующей колонке max size, зададим размер элемента, равный 1.Нажмём Apply и, затем, Dismiss. Далее воспользуемся функцией Curve MeshSetup, выберем одну из кривых-образующих прямоугольник (семействоSIDE). Для этого необходимо нажать кнопку Select curve(s). В окнеMaximum size укажем максимальный размер элемента на этой кривой,равный 2. Далее Compute Mesh> Volume Mesh> Compute >Replace.
Сравните полученную сетку, с сеткой на рисунке 4.3.4: на всейгеометрии, принадлежащей семейству INLET созданы элементы намногоменьшие по сравнению с предыдущими (указали максимальный размер неболее 1), и на выбранной кривой (или кривых) размер элементов такжеменьше предыдущих (указали максимальный размер 2).
На цилиндрическойповерхности, наоборот, размер элемента стал больше (функция описаниякривых поверхностях выключена). Размер элементов выбирается из условий160требований к качеству сеточной модели, количества поверхностныхэлементов на элементах геометрии (от 3 до 10) и вычислительных ресурсов.На этом примере показаны возможности ICEM CFD по заданию размераэлементов для качественного описания геометрии расчётной области.Некоторые другие способы управления параметрами элемента будутпоказаны ниже.Вернём настройки параметров сеточной модели, установленные ранее(только в Global Mesh), в таблице во всех ячейках поставим 0.
И сгенерируемсетку заново.После построения сетки, необходимо проверить её качество: Edit Mesh >Smooth Mesh Globally. Как видно из гистограммы и информации в Окнесообщений (рисунок 4.3.5), самый плохой элемент находится в диапазоне от0,3 до 0,35 по параметру Quality, что является довольно хорошимрезультатом.Обычно, тетра-сетка строится с максимально лучшимипараметрами по качеству.Рисунок 4.3.5 Гистограмма качества сеткиПеред построением призматического слоя, необходимого для описанияпограничного слоя потока, необходимо сохранить проект, а затем сохранитьэтот же проект под другим именем. Это необходимо для того, чтобы приполучении неудовлетворительных результатов построения призматическогослоя можно было вернуться к качественной тетра-сетки.Дляпостроенияпризматическогослоянеобходимозадатьегопараметры.
Для этого воспользуемся функцией, расположенной на вкладкеMesh: Global Mesh Setup> Prism Meshing Parameters161. Так какгеометрия коллектора достаточно простая, то зададим только основныепараметры: Initial height – 0.1 (высота от стенки первого элемента); Heightratio – 1.2 (коэффициент роста размера элемента); Number of layers – 10(число слоёв призматической сетки, рекомендуется не менее 8). ДалееCompute Mesh> Prism Mesh. Нажмём кнопку Select Parts forPrism Layer для выбора семейства, на геометрии которого будет строитьсяпризматический слой (в примере – в появившейся таблице поставить галочкув столбце prism возле семейства WALL). Apply и Dismiss.
Нажмём Computeдля начала генерации призматического слоя. После генерации призма-сеткивосстановим сплошную закраску поверхностных элементов: Дерево модели >Mesh > Shells > ПКМ > Solid & Wire.Теперь проверим качество полученной сетки: вкладка Edit Mesh >Smooth Mesh Globally. Качество сетки ухудшилось – появилисьэлементы с диапазоном параметра Quality от 0,25 до 0,3.
Установим параметрSmooth iterations – 20 (число итераций выглаживания, большее значениеставить не рекомендуется – наблюдается ухудшение качества сетки); Up tovalue – 0,4 (значение, до которого программа будет пытаться улучшитьсеточные элементы). Остальные параметры оставляем «по умолчанию» инажимаем Apply. Качество сетки улучшилось. При помощи функции Деревомодели > Mesh > ПКМ > Manager Cut Plane можно визуализироватьэлементы, находящиеся в объёме геометрии.Задание граничных условий будет происходить в препроцессоререшателей ANSYS CFX или Fluent.
Для этого необходимо экспортироватьполученную сеточную модель в читаемом препроцессорами формате. Дляэтого вначале необходимо записать вспомогательный файл: вкладка Output >Select solver. В появившемся окне задания параметров выберем в окнеOutput Solver – ANSYS CFX (создаём файл для препроцессора ANSYS CFX),162а в окне Common Structural Solver – ANSYS. Нажмём Apply и сохранимпроект. Далее выберем функцию Write inputи повторно сохранимпроект. В появившемся окне можно оставить всё «по умолчанию» и нажатьDone.
Файл с расширением *.cfx5, понятный для препроцессора ANSYS CFXбудет создан.Теперь проект можно закрыть.4.4. Построение гекса-сетки на основе блочной топологии дляпростой геометрии4.4.1.СозданиесеточноймоделидлявходногоколлекторатеплообменникаСоздадимновыйпроект,например,сименемHeat_IN_block.Импортируем готовую геометрию из прошлого проекта: File > Geometry >Open Geometry или нажмём кнопку Open Geometryна панели значковутилит. Выберем файл с расширением *.tin и именем прошлого проекта.Геометрия уже распределена по семействам и создана материальная точка.Перейдём на вкладку Blocking и создадим блок, охватывающий всюгеометрию: Create Block.
В качестве имени блока выберем имясемейства материальной точки (окно Part – CANAL_IN) и нажмём Apply.Результат представлен на рисунке 4.4.1 (поверхности геометрии отключены идля построения блочной топологии не нужны). В Дереве модели появиласьветка Bloking.163Рисунок 4.4.1 Дерево модели и полученный блокСледующим шагом будет привязка рёбер блока к кривым геометрии.Для этого воспользуемся функцией Associate. Нажмём клавишу выбора рёбер> Associate Edge to Curveи выберем рёбра 21-25, 25-26, 26-22 и 22-21 (рисунок 4.4.2.).
Подтвердим начатием колёсика мыши (КМ).Далее выберем две кривые, образующие окружность входа и подтвердимвыбор нажав КМ. Результат привязки показан на рисунке 4.4.2.Рисунок 4.4.2 Привязанные рёбра к геометрии семейства INLET164Рёбра блока окрасятся в зелёный цвет, это говорит о том, что онипривязаны к кривым. Сами кривые из разноцветных окрасятся в один цвет (впримере – зеленый), это говорит о том, что кривые объединены в одну.Теперь выберем ребро 37-38 (соответствует стороне прямоугольника),подтвердим нажатием КМ, выберем рядом расположенный отрезок иподтвердим нажатием КМ. Повторим эти действия для рёбер 38-42, 42-41 и41-37, привязав их к соответствующим отрезкам геометрии.
Выключив вДереве модели кривые (снять галочку с Curves) можно проверить привязкурёбер к геометрии.С помощью функции Associate> Associate Vertexпривяжемвершины блока к соответствующим точкам: выберем вершину 41 (уголпрямоугольника) и выберем рядом расположенную точку (в данном случаеих координаты совпадают), подтвердим нажатием КМ.
Точка поменяла своюокраску: из зелёной стала красной. Это говорит о том, что вершинаспроецирована в точку (маркировка красным цветом), а была спроецированана кривую геометрии (маркировка зелёным цветом). Привяжем вершины 42,38 и 37, последовательно выбирая вершину, а затем точку и подтверждаемвыбор нажатием КМ.При помощи функции Snap Project Vertices> Apply переместимвершины блока на геометрию коллектора.Для более точного описания геометрии блочной топологией, разобьёмблок на два в районе перехода цилиндрической части в пирамиду: Split Block> Split Block, нажмём кнопку выбора ребраи укажем ребро26-42. Нажав КМ и удерживая её можно получившийся сплит перемещатьвдоль ребра 26-42.
Установим сплит в районе одного из оснований цилиндра.165При помощи функции Associate> Associate Edge to Curveпривяжем новые рёбра блока к кривым, описывающим переход цилиндра впирамиду: укажем вначале все новые рёбра, подтвердим выбор КМ, затемукажем все образующие кривые, подтвердим КМ. Переместим вершины нагеометрию при помощи функции Snap Project Vertices> Apply.Полученный результат представлен на рисунке 4.4.3.Рисунок 4.4.3 Блочная топология входного коллектораФункция Pre-Mesh Params> Update Sizes> Applyраспределяет гекса-элементы сетки согласно настройкам «по умолчанию»или настройкам в Global Mesh. Выполнение данного действия необязательно. Чтобы посмотреть полученную сетку надо в Дереве моделипоставить галочку возле Pre-Mesh и нажать Yes в появившемся окне.
Далее, вДереве модели Pre-Mesh > ПКМ > Solid & Wire. Полученная сетка являетсягрубой и для качественного газодинамического расчёта не подходит. Также166сетка плохо описывает цилиндрическую часть геометрии – в углах блокаэлементы имеют форму сильно вытянутого ромба (рисунок 4.4.4, а).Для лучшего описания криволинейный поверхностей (имеющих радиускривизны) в ICEM CFD используется О-сетка, или блок, имеющийдиагональные рёбра.Для построения О-сетки в блоке, описывающем представленнуюгеометрию, воспользуемся функцией: Split Block> Ogrid Block.Порядок построения О-сетки следующий: вначале выбираем блоки, гдедолжна быть О-сетка Select Block(s) (блоки, описывающие криволинейныеповерхности и,если необходимо,соседниеблоки–длялучшегосогласования блочной топологии модели, в примере – все блоки); далее,необходимо выбрать поверхности, где О-сетка не будет строиться SelectFace(s) (в представленной геометрии – это торцевые поверхности INLET иSIDE.
Построение О-сетки на них приведёт только к улучшению качествасетки в основном объёме модели, а в районе торцов – качество сетки влучшем случае останется преждним). Рядом с кнопкой выбора (на кнопкеесть знак «+») есть кнопка отказа (знак «–») от выбранного элемента блока(самого блока или поверхности блока).Если необходимо построить О-сетку вокруг блока, то выбираетсяфункция Around Block – об этом более подробно будет сказано в следующихпримерах, в представленном примере – О-сетка будет строиться внутриблока. В окне Offset назначается длина диагональных рёбер О-сетки, поумолчанию длина рёбер зависит от размера блока и степени кривизны, т.е.указывается относительный размер ребра (оставляем 1). Если поставитьгалочку около Absolute, то длина ребра будет в единицах длины,используемых в проекте.
После выбора элементов блока и настройки размерарёбер, нажимаем Apply. Результат построения О-сетки представлен нарисунках 4.4.4 и 4.4.5. Дерево модели > Blocking > Pre-Mesh > ПКМ >167Recompute – произойдёт генерация новой сетки с учётом введенныхизменений (создание О-сетки).а)б)Рисунок 4.4.4 Сетка на поверхности INLET: а) до построения О-сетки; б) послепостроения О-сеткиа)б)Рисунок 4.4.5 Построение О-сетки: а) выбор блоков и поверхностей для построенияО-сетки; б) вид блока после построения О-сеткиНа этом работа с блочной топологией для представленной геометриизакончена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
