ICEM CFD 简
明教程
流沙
I
前言
这里不涉及到 ICEM CFD 的任何原理,也不想涉及 ICEM CFD 中的诸多高级的不常用
的功能。在我使用 ICEM CFD 长达三年的过程中,我深深感到,使用该软件的最大困难不
在于对软件操作界面的熟悉程度,也不在于对软件后台运行机理的深入了解。而在于对于相
似几何网格生成思路的积累。孰能生巧,当练习得多了,碰到同类型的模型,自然而然的就
知道该如何去下手对付了。
很多人都说,ICEM CFD 的使用核心思想在于拓扑。这句话是没错的。但是不是所有人
的空间想象能力都是那么好的,也不是所有人都精通拓扑学的。我总觉得,只要我们练习足
够了,对于一般工作中常见的模型结构,心中有一个自然的分块策略,哪怕是再复杂的几何
模型,我们能够快速的将其拆解为我们熟悉的结构,进而采用熟悉的分块策略进行网格划分,
总是不错的。
ICEM CFD 作为一款顶级前处理软件,想将其所有功能一网打尽几乎是不可能的。有人
统计过,我们很多时候都只是使用了软件 20%的功能。对于 ICEM CFD,20%的功能应当是
足够我们工作使用了。至于更复杂的功能,我们完全可以在工作中慢慢的总结。
当前有很多优秀的网格划分工具,很多都具有各自的优势,ICEM CFD 在结构网格划分
方面具有自己的特色,采用分块划分方式对于很多人来说可能比较新鲜。其他的诸如
Hypermesh,GAMBIT 等软件的六面体划分,都是直接对几何体进行切割。有人认为 ICEM
CFD 的入门比较耗费时间,的确是这样的。本文的目的即在如此。通过一些特征几何的分
块策略讲解,力求使读者在短时间内对 ICEM CFD 的结构网格划分方式有一个直观的了解,
同时,加深对特征几何的分网练习,可以有助于对复杂几何的分解。
杂七杂八的软件用得多了,有时候不免生出疑问:“究竟软件需不需要学?”。在汉语中,
软件应当是被使用的啊。作为一款工具,如果我们花费大量的时间在其的使用操作上,是否
有些顾此失彼呢?我们的目的绝非学会怎样使用软件,而在于如何利用软件为我们的工作服
务。
文中有一些内容翻译自 ICEM CFD 帮助文档,因此可能存在部分翻译错误,不过我觉
得有兴趣看这些的童鞋估计都是研究生以上学历,发现错误自然轻而易举。欢迎将错误信息
反馈到我的邮箱:faee0@yahoo.com.cn,或者 290247029@qq.com
,不胜感激。
本文不是最终完整版,我会努力将其完成的,虽然现在忙着写博士论文,时间表一再推
后,但我保证绝对会将其完成。文中的模型文件下载地址:http://115.com/file/e6k28mwe
流沙
I
目
录
前言
------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I
1 ICEM CFD
概述
------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 ICEM CFD 简介 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2 总体工作流程 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.2.1 ICEM CFD 的文件类型 ----------------------------------------------------------------------------------------- 2
1.2.2 创建或操作几何 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2
1.2.3 网格创建 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3
1.2.4 检查及编辑网格 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.3 ICEM CFD 的用户界面 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.4 Blocking 基础 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
2
二维平面模型结构网格划分
---------------------------------------------------------------------------------- 6
2.1 学习目的 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
2.2 几何模型及分块策略 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 6
2.3 边界命名 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
2.4 自顶向下划分方式 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
2.4.1 创建 2D 块 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.4.2 块的切割 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7
2.4.3 块与几何的关联 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 8
2.4.4 设定网格尺寸 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 9
2.4.5 预览网格 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
2.5 自底向上划分方式 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 10
2.5.1 生成原始块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
2.5.2 生成其它块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 11
2.5.3 关联及网格尺寸设定 --------------------------------------------------------------------------------------- 12
2.6 网格质量检查 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12
2.7 网格的生成 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 13
2.8 网格输出 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 14
流沙
II
3
三维模型结构网格划分
--------------------------------------------------------------------------------------- 15
3.1 学习目的 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
3.2 几何模型 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
3.3 生成块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16
3.4 块的切割 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.5 块与几何的关联 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 17
3.6 圆孔的处理 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 18
3.7 网格尺寸及质量检查 -------------------------------------------------------------------------------------------- 19
4
曲面网格划分
--------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
4.1 目的 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
4.2 几何模型 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
4.3 分块策略 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 20
4.4 建立块 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
4.5 块的分割及关联 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
4.6 块的删除 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 22
4.7 设定网格尺寸及预览网格 -------------------------------------------------------------------------------------- 22
4.8 另一种方式 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 23
5
三角形的处理方式
--------------------------------------------------------------------------------------------- 24
5.1 三角形 Y 型剖分方案 --------------------------------------------------------------------------------------------- 24
5.2 三棱柱 Y 型剖分方案 --------------------------------------------------------------------------------------------- 26
5.3 三角形几何体的扩展 -------------------------------------------------------------------------------------------- 28
5.4 综合实例解析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29
5.5 思考 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31
6 O
型块的特殊应用
---------------------------------------------------------------------------------------------- 32
6.1 圆弧几何遇到的问题 -------------------------------------------------------------------------------------------- 32
6.1.1 网格映射 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 32
6.1.2 圆弧的映射 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
流沙
III
6.1.3 铜钱的启示 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 33
6.2 O 型块及其变型 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
6.3 O 型块剖分实例 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 34
6.3.1 圆柱相贯网格划分 ------------------------------------------------------------------------------------------ 34
6.3.2 圆柱沟槽网格划分 ------------------------------------------------------------------------------------------ 37
7 Edge
参数
-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39
7.1 参数设置对话框及各参数含义 ------------------------------------------------------------------------------- 39
7.2 节点分布律 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40
7.3 边界层网格 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42
7.3.1 边界层网格的一些特征 ----------------------------------------------------------------------------------- 43
7.4 实例训练 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 43
7.4.1 分叉管网格划分 --------------------------------------------------------------------------------------------- 43
7.4.2 外流场实例 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
8
块的创建
--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 52
8.1 自顶向下块的构建 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 52
8.1.1 初始块的创建 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 52
8.1.2 块的切割 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 53
8.1.3 顶点合并 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 55
8.2 自底向上块的构建 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 56
8.2.1 由顶点形成块 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 56
8.2.2 Face 的拉伸 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 58
8.2.3 由 2D 块形成 3D 块 ----------------------------------------------------------------------------------------- 59
8.3 实例分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 60
8.3.1 实例 1:弹簧 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 60
8.3.2 实例 2:三棱柱 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 63
9
块操作的应用
--------------------------------------------------------------------------------------------------- 67
9.1 块的编辑 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 67
9.1.1 块的合并 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 67
9.1.2 O 型块修改 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 67
9.1.3 块类型转换 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 68
流沙