2022年ANSYS中文入门教材[整 .pdf

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1、有 提供版权所有,如有雷同.第一章介绍ICEM CFD 工程Tutorials 目录中每个工程是一个次级子目录。每个工程的目录下有下列子目录：import,parts,domains,mesh,和transfer。他们分别代表：?import/:要导入到ICEMCFD 中的集合模型交换文件，比如igs，STL 等；?parts/:CAD 模型?domains/:非结构六面体网格文件(hex.unstruct),结构六面体网格分区文件(domain.n),非结构四面体网格文件(cut_domain.1)?mesh/:边界条件文件(family_boco,boco)，结构网格的拓扑定义文件(fam

2、ily_topo,topo_mulcad_out),和 Tetin 几何文件(tetin1).?transfer/:求解器输入文件(star.elem),用于 Mom3d.的分析数据mesh 目录中Tetin 文件代表将要划分网格的几何体。包含B-spline 曲面定义和曲线信息，以及分组定义Replay 文件是六面体网格划分的分块的脚本鼠标和键盘操作鼠标或键盘操作功能鼠标左键点击和拖动旋转模型鼠标中键点击和拖动平移模型鼠标右键点击和上下拖动缩放模型鼠标右键点击和左右拖动绕屏幕 Z 轴旋转模型F9 按住 F9，然后点击任意鼠标键进行操作的时候进行模型运动F10 按 F10 紧急图象Reset

3、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 18 页 -第二章 ICEM CFD Mesh Editor界面The Mesh Editor,创建修改网格的集成环境，包含三个窗口?The ICEM CFD 主窗口?显示窗口?The ICEM CFD 消息窗口主窗口主窗口中除了图形显示区域，外，还有6个radio按钮：File,Geometry,Me shing,Edit Me sh and Output.The File Menu The File menu 包含名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 18 页 -?Open,Save,Save as,Cl

4、ose,Quit,Project dir,Tetin file,Domain file,B.C file,Import geo,Export geo,Options,Utilities,Scripting,Annotations,Import mesh,DDN part.The Geometry Menu The Geometry menu 模型修补和编辑，边界条件的设置，调用ICEM CFD DDN。它包含?DDN tools,Bound conds,Repair,Utilities,Global setup.模型编辑模式，由一排彩色 radiobuttons控制?Surface,Curve

5、,Point,Material,Density,Loop.它们又分别具有次级菜单?Create,Delete,Modify,Mesh params,Change family,Copy/move.The Meshing Menu The meshing menu 包含 ICEM CFD 各种网格划分模块。只有用户拥有楼阁模块的license，他才可以使用这个模块。目前 ICEMCFD 提供下列模块：?Hexa,Tetra,Global,Prism,Quad,AutoHexa,Mulcad/Padamm,P-Cube按不同的按钮会调用不同的模块。The Edit Mesh Menu The Ed

6、it Mesh menu包含必要的网格编辑功能,粗化、平滑合并等。具体的操作有：?Copy/move,Smooth,Refine,Coarsen,Merge,Extrude,Diagnostics,Uncouple,Bandwidth,Change type,Change family,Utilities,Edit nodes,Edit elements,Edit edges,Edit Blocks,Edit subfaces,RepairThe Output Menu 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 18 页 -The Output menu针对不同求解器进行边

7、界条件的设置。此外用户可以调用Mom3d 和 Visual3 进行网格自适应和可视化。可使用的功能有：?Select solver,Bound conds,Solver params,Solver input,Run solver,Visual3,Mom3d,RAMM-ICE Note:The ICEM CFD 后处理模块Visual3,网格优化模块 Mom3d,以及与 RAMM-ICE 的内燃机网格接口必须有另外的 license The Utilities Cluster 这些功能都位于主窗口的右上角：?Help:connects the user to the ICEM CFD on-l

8、ine help?Orient:控制显示坐标?View:定制显示属性?Undo:操作反悔?Redo:撤销反悔?Print:打印?Shell:调用一个 X-Term 命令窗口显示窗口The display window,处于屏幕右边,允许控制按照 family,geometric entity,element type and user-defined subsets 来显示.Important:Since some functions are performed only on the entities shown,the Display window is a very important

9、feature to use when isolating the particular entities to be modified.Families Color-coded and customizable,display by family,as defined in the mesher interface,is available in this window.Geometry When this button is toggled on,the user has control over the display of geometric entities.The Opts but

10、ton beside for each entity type allows control over the display characteristics.Note:Based on the domain file chosen,this toggle button will 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 18 页 -either be labeled“unstructured”or“structured,”or be absentaltogether if no domain file is specified.?Structured or Unstruc

11、tured:Aside from display of the mesh based on element type,for even greater power,ICEM CFD allows the user to create custom subsets;the careful display of which allows a great deal of control in the mesh operations.?Display Subset:This toggle button allows you to define subset of your model based on

12、 a set of numerous attributes,including element type,screen selection,coordinate position,etc.第三章 ICEM CFD Tetra四面体网格划分器自动对 CAD 模型或者 STL模型生成四面体网格，无需先生成表面网格介绍Tetra采用 8叉树算法来对体积进行四面体填充并生成表面网格。用户必须事先规定一些关键的点和曲线。Tetra具有强大的网格平滑算法，以及局部适应性加密和粗化算法。对于复杂模型，ICEM CFD Tetra具有如下优点:?基于8叉树算法的网格生成?快速模型 set-up?网格与表面拓扑

13、独立?无需表面的三角形划分这是 Tetra生成的棱拄和四面体混合网格，包含 55万四面体网格和 12层 33万棱拄网格名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 18 页 -?可以直接从 CAD模型和 STL数据进行网格生成?对CAD surfaces and/or STL Representation定义网格尺寸?控制体积内部的网格尺寸?四面体的节点和曲线与事先的规定匹配?采用 Natural size 单独的决定几何特征上的四面体网格尺寸?体积网格和表面网格的平滑、节点合并和边交换?四面体网格能够合并到混合网格中，并实施平滑操作?单独区域的粗化?Enforcement o

14、f mesh periodicity,both rotational and translational?表面网格编辑和诊断工具?局部细化和粗化?为多种材料提供一个统一的网格?快速算法:1500 cells/secondICEM CFD Tetra的输入ICEM CFD Tetra 的输入方法有：?Sets of B-Spline curves and trimmed B-Spline surfaces with prescribed points?Triangular surface meshes as geometry definitionB-Spline曲线和曲面当 B-spline曲线

15、和曲面输入后，采用线段和三角形对曲面和曲线进行近似，并在预先规定的点上设置顶点。B-Spline曲线允许 Tetra 处理表面上的间断。如果在表面的边界上没有定义曲线，Tetra划分的三角形会自由的越过间断。而预先规定的点会使得它认出曲线上尖锐的拐弯。Tetra 中有工具来自动的在尖锐的特征上获取点和曲线。三角形表面网格对于三角形表面网格，关键点和曲线能够自动的被识别。虽然 Tetra生成的网格上的节点不完全和原始的网格重合，但是它会符合模型的形状。这对于从别的网格数据或者立体扫描数据中导入几何模型是很有用处的。ICEM CFD Tetra中的智能几何ICEM CFD 的CAD 接口，保留有

16、CAD 几何模型的参数化描述，网格可以在修改过的几何模型上重新生成。在CAD中选中被导入的模型带有附加的信息，它们与主几何模型一起存储，几何模型的参数改变后，用户要重新生成网格只需简单的File Save，就可以立即进行非结构四面体网格重新计算。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 18 页 -八叉树算法Tetra网格生成是基于如下的空间划分算法：这种算法需要的区域保证必要的网格密度，但是为了快速计算尽量采用大的单元。1.在几何模型的曲线和表面上规定网格尺寸2.构造一个初始单元来包围整个几何模型3.单元被不断细分来达到最大网格尺寸（每个维的尺寸按照1/2分割，对于三维就

17、是1/8）4.均一化网格来消除悬挂网格现象5.构造出最初的最大尺寸单元网格来包围整个模型6.节点调整以匹配几何模型形状名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 18 页 -7.剔除材料外的单元8.进一步细分单元以满足规定的网格尺寸要求9.通过节点的合并、移动、交换和删除进行网格平滑Family 设置,Material Points,预先规定 Points在ICEMCFD 中可以对几何模型中的各种几何元素进行分组，形成不通的 families。这样允许用户对不通的families进行不同的参数设置。除了对不通families设置边界条件，用户还可以对每个family 定义控制

18、网格尺寸的参数：maximum length,initial height,and height ratio。此外还可以对单独的曲线和表面定义网格尺寸参数。这样通过预先规定的网格尺寸参数，用户可以控制四面体节点和关键区域的边的位置。如上面的八叉树算法已经描述的，当网格划分器调整网格节点以匹配几何模型外形时，它首先匹配预先规定点和曲线。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 18 页 -在单元剔除步骤，Tetra 要求在每个需要进行分析的不同材料内定义一个material point。对于 CFD，material point 可以来定义流体区域；对于结构有限元分析，可以来

19、定义固体区域；或者对于耦合传热问题，用来定义两种区域。ICEM CFD Tetra重要特性Natural Size如果对一个 family定义的最大四面体尺寸比某个成员几何元素大，用户必须使用natural size限制。The user can specify a natural size that is proportional to the reference tetra size;it should be assigned a value that is slightly smaller than the smallest gap in the model,so that the me

20、sher will further subdivide the tetrahedra to match this geometric feature.The natural size limit 将是整个网格中的最小尺寸。Only if the user defines a smaller max size on a geometry entity will Tetra continue to subdivide until meeting the maximum size request.The effect of the natural size limit is a geometry-b

21、ased adaptation of the mesh.Tetrahedral Mesh Smootherthe tetrahedral smoother计算每个单元的质量。然后根据用户指定的质量要求进行平滑。Smoother修改所有不符合标准的单元节点被移动、合并，边被交换，或者单元被删除。如此重复直到满足要求或者达到一定的迭代次数。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 18 页 -有时候用户不愿对某个family进行网格平滑，ICEM CFD Tetra 提供fix_families 功能来指定某个family保持不变。此外，另外一个相似的功能fix_prisms，

22、用来排除棱拄单元的平滑。Tetrahedral Mesh CoarsenerCoarsening和smoother的过程相似。此外也可以采用fix_families来排除某个 family 的coarsen操作。如果 coarsen 操作中，size_check选项打开，得到的网格在所有几何元素上会满足预设的尺寸标准。而且Tetra 包含了完全的投影projection和smoothing工具 tools，以及单元创建、删除、分裂、交换和uniform enforcement of orientation.Triangular Surface Mesh SmootherIn the inter

23、est of minimizing grid points,the coarsener reduces the number of triangles in a mesh by merging triangles.This operation is based on the maximum deviation of the resultant triangle center from the surface,the aspect ratio of the merged triangle,and the maximum size of the merged triangle.Triangular

24、 Surface Editing ToolsICEM CFD Tetra 提供交互式网格编辑功能，可以实现节点在几何模型表面的移动、合并或者删除。三角形单元可以被单独的分割和标记以不同的名称，并进行质量检查以进行评价。表面网格诊断工具允许用户快速填充表面网格中的“洞”，查找重叠的三角形和non-manifold顶点以及 detection of single/multiple edge and duplicate elements.Prism Layer Offset对于支持非结构四面体和棱拄混合网格的求解器来说，ICEM CFD Tetra 的一个独特功能 Prisms 能够在壁面附近产生偏

25、移的棱拄层网格。Mesh Periodicity采用周期性网格 ICEM CFD Tetra 网格能够很好的适应叶轮机问题的分析。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 18 页 -第三章 四面体网格划分示范1：三维管道回合这个示范中，我们将对如图的三位管道回合段进行四面体网格划分。本示范介绍的操作有：Geometry?设置网格参数Mesh params Model 和Mesh params Families.Meshing menu?自动网格生成和平滑Tetra Batch from CAD Edit mesh menu?检查网格质量Diagnostics.打开工程打

26、开 File Open，选择Select project，选择3DpipeJunctproject，再选择 tetin1。如果出现一个提示窗口要求加载一个 domain，则选择Cancel 来开始一个新的模型。生成四面体网格定义family1 如果families还未定义，那么首先需要对几何模型的不同区域分类以创建family。最初整个几何模型被设置为figure 3.1.1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 18 页 -一个 family，名称为 GEOM。我们将按照 figure 3.1.1所示来修改 family设置。表面 family有INL,OUT,CY

27、L1,CYL2,and SYM。2 选择Geometry Surface Change family.来修改 family 设置3 用鼠标左键选择某个表面，用鼠标中键确认选择，然后会出现一个family设置窗口。或者为所选择的面选择一个已经存在的family，或者在 New family 中输入一个新的名称来为这个（些）面创建一个family4 一旦所有的 surface 被设置重新命名，采用相似的操作继续对Curve s,Points,和Materials 进行设置。5 在Geometry Curve Change family几何模型中所有的曲线将被设置为CUR。用户可以按住鼠标左键拖动进

28、行box-select。6 所有的点放在 PTS family中。注意将光标放在主窗口中，按v键，则可以选择所有点元素。定义Material点1 模型的material将被设置为LIVE family。它处于圆柱的内部。2 选择Geometry Material Create Screen midpoint.3 在 Select family 窗口中,输入 LIVE 作为New family 名称，按Accept 接受4 用鼠标左键在圆柱上选择两个相对的顶点，然后按鼠标中键确认。LIVE 应该在几何模型的内部。旋转模型以确认它确实在体积内部。5 要删除空的families，在Display菜单

29、中选择Families Edit，点击Delete unused。这样列表中的无用family会自动清除。按Accept 关闭这个窗口。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 18 页 -设置网格参数1 要确认Surfaces 和Curve s 都已经被toggled on,在display窗口的分别按Surfaces 和Curves 的Opts Tetra size s，四面体形状的图标就会显示在几何模型上。2 这时用户可以用Mesh params Model 来修改整个模型的网格尺寸（右图）。将Reference size设置为 5，Reference size是一

30、个被乘数，其他所有的 family、曲面和曲线的网格尺寸都以它为参考，乘以各自的设定的size 3 注意改变Reference size 并按Apply 会改变几何模型上的四面体图标的尺寸。4 要改变某个指定 family的网格尺寸，选择SurfaceMesh params Families。用户就可以从Select family窗口中选择 family（如图）。本示范中选择CYL2 然后按Accept。CYL2 对应的表面就会以加亮显示。5 在Surface family mesh params 窗口中(如图)，对Size 指定为 0.5，其他参数为0，因为 Tetra 生成网格时不用这些参

31、数，只有 Hexa用。选择Show size params using refsize 会使得按下 Apply 后参数调整可见。选择Dismiss 关闭窗口。6 当对网格尺寸设置满意后，按File Save 来存储。不同 Reference size的效果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 18 页 -Running the Tetra Mesh1.选择Meshing Tetra from CAD/Surface Mesh 来生成四面体网格。Tetra parameters 窗口将会出现(如右图);2.按照图中设置后，按Mesh进行网格划分。Message Wind

32、ow将会报告网格划分过程信息。译者注：这个步骤和 PDF文档中所述不相同，原文中的菜单和 Tetra parameters窗口与 4.2版不太一样。原文和原图如下：Choose Meshing Tetra Batch from CAD to generate the tetrahedral mesh.The Tetra Interactive from CAD mode indicates that Tetra will not automatically save the volume mesh(Write volume)or surface mesh(Write surface).The

33、Tetra parameters window will appear(refer to Figure 3.1.4):最后显示的网格为：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 18 页 -Saving the Mesh 用File Save Domain file 存盘名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 18 页 -第五章Sphere Cube 本示范之后，读者将会掌握采用Smoother 来提高网格质量。1打开工程在 Select project 窗口，选择 SphereCube工程后，再打开 tetin1文件。3.生成四面体网格Famil

34、y设置1.与前面的示范相同，最初所有的表面属于一个family GEOM。用户需要按照上图对表面重新创建family(SPHERE,CUBE,SYM)。2.在Geometry Surface Change family菜单中修改 family设置。3.用鼠标左键选择需要的表面，然后中键确认选择。在Select family 窗口出现后，或者选择已经存在的family，或者创建新的 family。一个半球体，内含一个立方体空腔。图中以标明表面的family 名称。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 18 页 -4.本示范中，对于所有的点和曲线，设为一个family,G

35、EOM。定义Material点同上个示范一样，material点被设置为单独的family，LIVE。采用Create Screen midpoint功能设置 material点。用鼠标左键在半球上选择两个点，按中键确认，LIVE 就会出现在模型上。Reassigning Mesh Parameters1.用户必须在网格生成之前设置网格参数。在Geometry 分类中，按Mesh Params Model 来进入 Model Mesh Params 窗口。2.注意:为了方便，建议打开Reference size旁边的 display选项来显示标记为ref 的四面体图标。从Display菜单中，

36、打开Surfaces Opts Tetra sizes 和 Curves Opts Tetra sizes，以显示代表网格尺寸的图标。3.回到 Model mesh params 窗口，输入如图参数；4.在Mesh params Families中可以对不通的family 设置不同的网格参数。对于SYM，按照下图设置。5存盘6参考第四章选择Meshing Tetra from CAD/Surface Mesh 来生成四面体网格。在Tetra parameters 窗口做设置后，按Mesh进行网格划分。Message Window将会报告网格划分过程信息。译者注：原 PDF文档所述与此不同。ICEMCFD4.2 版的Tetra parameters 窗口中无法关闭Smoother。因此在这里设置 Smoother不要做很好的平滑。以便后面进行平滑操作的对比更明显。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 18 页 -7.网格划分好后存盘。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 18 页 -