使用ICEM CFD建立二维翼型流场网格.pdf

1、AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa使用 ICEM CFD建立二维翼型流场网格 Andrew Moa ICEM CFD是一款专业的 CFD前处理软件，也是一款比较流行的 CFD网格生成器。 ICEM CFD接口众多，可以为 Fluent、 OpenFOAM、 Star-CCM+等众多求解器准备网格。 ICEM CFD可以生成结构化和非结构 化的 网格。其最为独特的是分块（ Blocking）策略，采用自上而下的分块模

2、式， 即 由拓扑结构映射到几何实体，因此入门较难； 但是 一旦熟练 掌握 分块技巧 ， 对于比较复杂的几何结构能够 保证较高的工作效率。 本文以 NACA 63(3)-218翼型为例，简单介绍使用 ICEM CFD生成结构化二维翼型流场网格，为 Fluent准备网格的一般步骤。 1、建立翼型流场几何 A、导入翼型数据 打开 ICEM CFD，点击 File-Import Geometry-Formatted Point Data，选择翼型数据文件，在 Import Formatted INPUT point data里将 Appriximation Tolerance设置为 0.000001，

3、 Apply生成翼型曲线。 确保导入的翼型数据文件为以下格式：文件应为 ASCII点坐标格式，第一行为点的数量，其余各行分别为各点的 x、 y、 z三个坐标值。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaB、 建立 流场框架 选择 工具栏中 Geometry选项卡 Create Point的 Base Poin and Delta，在 Base point 中选择翼型尾缘上的点（ 1,0,0），在 DX 中输入 20， A

4、pply 生成 pnt.00 点（ 21,0,0） ；保持选择的点不变，将 DX 改为 0， DY 输入 10， Apply 生成 pnt.01点（ 1,10,0） ；保持选择的点不变，将 DY改为 -10， Apply生成 pnt.02点（ 1,-10,0）。选择 pnt.00 点，将 DY改为 10， Apply生成 pnt.03 点（ 21,10,0）；保持选中的点不变，将 DY改为 -10， Apply生成 pnt.04点（ 21,-10,0）。选中点（ 1,0,0），将 DY改为 0， DX输入 -10， Apply生成 pnt.05（ -9,0,0）。 AndrewMoaAndre

5、wMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa选择工具栏中 Geometry选项卡 Create/Modify Curve的 From Points， 在 Points里选依次择 pnt.00 和 pnt.03， Apply 生成曲线 crv.00。同样的方法连接 pnt.00 和pnt.04、 pnt.01和 pnt.03、 pnt.02和 pnt.04翼型尾缘点（ 1,0,0）和 pnt.00，生成五条直线。选择 Arc工具，确保 Meod里选择的是

6、 From 3 Point，在 Locations里依次选择 pnt.01、 pnt.05和 pnt.02， Apply生成圆弧。 C、指定 Parts 右键单击模型树中的 Parts，选择 Create Part，在 Part复选框中输入名称 INLET，Entities 中选择曲线 crv.02、 crv.03 和 crv.05， Apply 建立 INLET part。同样的方法，将翼型壁面曲线 crv0建立为 WALL Part，将 crv.00和 crv.01建立为 OUTLET Part。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaA

7、ndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa2、分块 A、初始化块（ Block） 切换到 Blocking选项卡，选择 Create Block，在 Part复选框里输入 FLUID，新生成的块将指定为 FLUID Part；确认 Initialize Blocks里 Type选的是 2D Planar，Apply生成二维 块。 B、分割块 在 Blocking选项卡中选择 Split Block，选择 Split Block工具，在 Split Method中选择 Prescribed point， Point

8、 选择 pnt.01 或 pnt.02， Edge 选择 13-21 或 11-19，Apply生成 33-34 Edge。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaC、建立 O-Grid 在 Split Block 中选择 Ogrid Block， Select Block 选择 4 和 11 Block， Select Edge选择 19-21 Edge， Apply生成 O-Grid。 右键单击模型树中的 Bloc

9、king，选择 Index Control。使用 Index Control控制显示的块，对块的所有操作仅影响显示的块，不对隐藏的块产生影响。在 Index Control中设置 O3的 Min为 1，此时显示的块变成如下所示： AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa切换到 Split Block， Split Method选择 Screen select， Edge选择 36-38 或 37-39中的任意位置 ， A

10、pply分割块 。 Index Control里点击 Reset恢复显示所有的块。Blocking中选择 Delete Block， Blocks中选择块 4和 19， Apply删除翼型壁面内部的块。 D、连接块 选择 Blocking的 Merge Vertices工具，在 Merge Vertices by Number中选中 2 Vertices， 2 Vertices中依次选中 13、 11， Apply将 2个 Vertices混合为 1个 Vertices，混合后为 13。同样的方法，将 36和 37混合为 36， 38和 39混合为 38、 40和 41混合为 40。 选中 B

11、locking的 Associations，选择 Associate Vertex，确保 Entity里选中的是 Point，在 Vertex里选择 13， Point里选择 pnt.05， Apply将 Vertex和点连接起来。同样的方法，将 36和翼型曲线前缘的点（ 0,0,0）连接起来，将 38和翼型曲AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa线尾缘的点（ 1,0,0）连接起来，将 40 和 pnt.00 连接，

12、34、 21、 33、 19 分别和pnt.01、 pnt.03、 pnt.02、 pnt.04连接起来。 选择 Associate Edge to Curve， Edge里选择 13-34和 13-33， Curve里选择圆弧 crv.05， Apply将 Edge和曲线连接起来 ，连接之后的 Edge变成了绿色 。 同样的方法，将 36-48、 48-38、 36-46、 46-38和翼型曲线 crv0连接起来，将 21-34和crv.02 连接起来，将 19-33 和 crv.03 连接起来，将 21-40 和 crv.00 连接起来，将19-40和 crv.01连接起来。 选择 Sna

13、p Project Vertices工具， Apply将所有连接好的 Edge移动到几何上。 Blocking里选择 Move Vertices工具， Move Vertex的 Method里选择 Single，Vertex里选择要移动的 Vertices，将 48手动移动到翼型 厚度最大处，大概就行了，不用太精确。 Move Vertices里选择 Set Location工具， Set里勾选 Modify X， Ref. Vertex 选择 48 为参考， Vertices to Set 里选择要移动的 Vertices 46， Apply 将 46移动到和 48 相同 z 坐标的位置。如

14、果移动后 46 不在曲线上， 可以使用 Snap Project Vertices工具将其自动移动到曲线上。 E、 改变 Edge形状 对于一些 形状比较 复杂的 曲线 ， 改变 Edge的形状 可以保证 Spacing的连续，减少网格畸变 ， 对于提高网格质量是很 有好处 的。 在 Blocking里选择 Edit Edge，确认 Split Edge的 Method里选的是 Spline，在 Edge里选择要调整的 Edge，点击鼠标左键布置控制点，将翼型壁面的四条 Edge 转化成和翼型壁面曲线 形状 类似的样条： AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa

15、AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa同样的方法，将 13-34和 13-33转化成圆弧形状。 3、生成网格 A、初始化网格参数 选择 Mesh选项卡的 Global Mesh Setup工具， Max element输入 0.3， Apply确认，此时所有的 Edge上的 Spacing最大不得超过 0.3。选择 Part Mesh Setup工具，在弹出的 窗口中将 WALL 的 Maximum size 设置为 0.003，保证翼型壁面的Spacing最大不超过 0.003， App

16、ly确认， Dismiss退出。 Blocking 选项卡里选择 Pre-Mesh Params，选择 Update Sizes 工具， Method里选择 Update All， Apply确认。在模型树中勾选 Blocking下的 Pre-Mesh前面的选框， 在弹出的对话框中点击 Yes确认， 可以查看网格的情况。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaB、调整网格参数 选择 Pre-Mesh Params中的

17、Edge Params工具 ， Edge选择 21-40，调整 21-40 Edge 上的布点情况。注意此时 Edge 上出现的箭头的方向，箭头的起始位置为Spacing1 和 Ratio1的起始点，相反方向为 Spacing2 和 Ratio2的起始点。将靠近40 的 Spacing 调整为 0.001， Ratio 调整为 1.1，靠近 21 的 Spacing 调整为 0.3，Ratio 调整为 1.0， Mesh law 选择 BiGeometric， Edge 的节点数 Node 调整为 85；勾选 Copy Parameters， 21-40 的布点 参数会自动复制到 34-38、

18、 13-36、 33-38 和19-40 平行拓扑的 Edge上， Apply确认。 同样的方法，将余下的 Edge参数修改如下： Edge 21-34、 38-40、 19-33 36-48、 36-46 38-48、 38-46 13-34、 13-33 Node 112 140 230 369（默认） Mesh law BiGeometric BiGeometric BiGeometric Hyperbolic Spacing1 (-x方向 )0.002 (-x方向 )0.0005 (-x方向 )0.003 (-x方向 )0.3 Ratio1 1.1 1.1 1.0 0.97 Spaci

19、ng2 (+x方向 )0.3 (+x方向 )0.003 (+x方向 )0.002 (+x方向 )0.002 Ratio2 1.0 1.0 1.1 1.01 这里要注意 ，在修改 13-34和 13-33 Edge参数的时候，只能单独修改，不能选中 Copy Parameters，否则程序会报错 ；同时应取消掉 Linked Bunching、Parameters Locked和 Nodes Locked的复选框，才能 Apply，否则同样会报错。 修改完毕后，重新 勾选 Pre-Mesh前面的选框，可以查看修改后网格的情况。此时不推荐使用 Update sizes，否则所有的参数都需要重新设置

20、一遍。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa近壁面区域网格加密情况： 点击 File-Save Project保存当前项目，注意保存路径和文件名均不能有中文和空格。 4、输出网格 A、生成网格 当指定网格的参数后，需要将网格转化成非结构网格（ Unstruct Mesh）或多块网格（ MultiBlock Mesh）才能输出网格文件。在模型树中 Blocking 下的 Pre-Mesh点击右键，选择 Convert

21、to Unstruct Mesh，生成非结构网格。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaB、设置求解器 和边界条件 选择 Output选项卡中的 Select solver，在 Output Solver中选择 ANSYS Fluent，Apply确认。选择 Boundary conditions，在弹出的 Part boundary conditions窗口中为不同的 Parts 指定边界条件。在 Surface

22、下的 FLUID 下点击 Create new，在弹出的 Selection窗口中选择 fluid，将 FLUID指定为 fluid边界条件。 同样的方法，将 Edges下的 INLET指定为 velocity-inlet边界条件，将 Edges下的 OUTLET指定为 pressure-outlet边界条件，将 Edges下的 WALL指定为 wall边界条件。 Accept接受并退出。 C、输出网格文件 点击 Output选项卡下的 Write input，在弹出的对话框中选择 Yes，然后打开ICEM的非结构网格文件 （ *.uns），在 ANSYS Fluent窗口中将 Grid dimension设置为 2D， Done输出网格文件。 AndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoaAndrewMoa5、导入求解器 在 Fluent中打开生成的网格文件。 可能显示如下信息： 这个无关紧要，可以无视它；也可以根据提示，在命令行窗口输入 ”solve initialize repair-wall-distance”自动修复，建议先选择湍流模型之后再进行修复。 Report Quality，网格的质量还可以。