案例 | Fluent Meshing實(shí)戰(zhàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室網(wǎng)格——幾何修復(fù)

2017-11-15  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

Fluent曾經(jīng)擁有兩個(gè)網(wǎng)格工具:Gambit和TGrid。Tgrid在ANSYS 14.5版本之后以Fluent Meshing亮相,這與ANSYS Meshing是完全不同的。Fluent Meshing低調(diào)得如同掃地僧,甚至在Star CCM+把蜂巢型網(wǎng)格作為大賣點(diǎn)之前,Fluent Meshing早在Tgrid階段就已經(jīng)完美實(shí)現(xiàn)該技術(shù)。Fluent進(jìn)入ANSYS大家族之前,Tgrid就是個(gè)高端網(wǎng)格工具,時(shí)隔多年依然高端,以至于ANSYS不得不把它請出山。

現(xiàn)在,我們通過一系列案例教學(xué),來領(lǐng)略Fluent Meshing的霸氣側(cè)漏。挑選一個(gè)燃燒室的案例(ANSYS官網(wǎng)稱為Can Combustor模型),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,適合初學(xué)者直接撲向疑難問題。

《Fluent Meshing實(shí)戰(zhàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室網(wǎng)格》系列,包括四部分:

① 幾何修復(fù)

② 表面網(wǎng)格

③ 蜂巢網(wǎng)格

④ 燃燒模擬

今天介紹Fluent Meshing在復(fù)雜幾何體修復(fù)和幾何前處理準(zhǔn)備方面的工作。概括起來,Fluent Meshing的主要特點(diǎn)包括:

① 完全嵌入在Fluent界面中

② 能夠讀入CAD以及復(fù)雜的多區(qū)域組合網(wǎng)格模型

③ 為使用者提供更多的網(wǎng)格控制方式

④ 能夠處理超過十億的網(wǎng)格

⑤ 包含節(jié)點(diǎn)級(jí)網(wǎng)格控制

⑥ 能夠利用腳本實(shí)現(xiàn)批處理

我們測試的軟件平臺(tái)是ANSYS Fluent V18.2,輸入文件為

FM_Generic_Combustor.msh.gz

下載鏈接:http://pan.baidu.com/s/1dEHtZgt 密碼:phay

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導(dǎo)入幾何

打開Fluent 18.2,注意選擇Meshing Mode。

圖1. Fluent Meshing的啟動(dòng)

讀入網(wǎng)格文件(幾何文件)FM_Generic_Combustor.msh.gz,如圖選擇所有的幾何部件,點(diǎn)擊“Draw”后顯示燃燒室的部分結(jié)構(gòu)(20°的扇形分區(qū),周期性結(jié)構(gòu))

圖2. 燃燒室?guī)缀翁匦砸挥[

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幾何檢測

在修復(fù)幾何之前,需要先檢測縫隙,尖角等結(jié)構(gòu)。為避免誤傷物理特征,需要先對(duì)燃燒室的噴孔直徑進(jìn)行測量。如圖測得噴孔直徑大于2mm,這樣下一步檢測縫隙的時(shí)候,可以把上限設(shè)為2mm,這樣就把噴孔排除在外了。

圖3. 燃燒室噴孔直徑測量

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縫隙修復(fù)

如圖,選中所有幾何部件,右鍵點(diǎn)擊“Diagnostics>Geometry”,設(shè)置參數(shù)后,點(diǎn)擊“Mark”,標(biāo)記出存在縫隙缺陷的部位。

圖4. 檢測面之間的縫隙

如圖5,點(diǎn)擊“Next”,找到如圖所示的間隙。圖6演示了縫合操作的步驟,圖7為縫合之后的效果。

圖5. 檢測到第一個(gè)縫隙

圖6. 縫合縫隙

圖7. 縫隙縫合之后的效果

繼續(xù)點(diǎn)“Next”可以找到如圖8所示的另一個(gè)縫隙,照圖示設(shè)置,縫合蓋縫隙。

圖8. 縫合第二個(gè)縫隙

圖9. 第二個(gè)縫隙縫合后的效果

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尖角修復(fù)

如圖10,在檢測工具中,選擇“Self Face Proximity”,“Mark”后檢測到尖角。接下來需要把這個(gè)尖角倒圓,以提高該局部網(wǎng)格質(zhì)量。

采用圖11的方法,作一條邊線,作為倒圓用的母線。然后按照圖12的方法,將這條邊線繞x軸旋轉(zhuǎn)20°,剛好等于燃燒室的周期角。

圖10.尖角(面相切)檢測選項(xiàng)

圖12.將邊線旋轉(zhuǎn)20°的設(shè)置參數(shù)

圖13.尖角倒圓后的效果

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建對(duì)稱面

為建立完整的計(jì)算域,需要閉合兩側(cè)的對(duì)稱面。如圖14,用建立Loop的方式,生成對(duì)稱面。這里需要注意選擇點(diǎn)的時(shí)候,要特別細(xì)致,確保點(diǎn)位于對(duì)稱面,而不是在物體內(nèi)部。用同樣的方法建另外一側(cè)的對(duì)稱面sym-2。

圖14.對(duì)稱面sym-1的設(shè)置方法

圖15.建好的sym-1對(duì)稱面

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設(shè)置網(wǎng)格尺寸

在生成表面網(wǎng)格之前,需要對(duì)網(wǎng)格尺寸進(jìn)行設(shè)置。如圖16,control-1設(shè)置了曲線上的網(wǎng)格尺寸,圖17設(shè)置了間隙的網(wǎng)格尺寸和數(shù)量。

圖16.Global Scoped Sizing網(wǎng)格尺寸設(shè)置

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設(shè)置流體計(jì)算域的材料點(diǎn)

如圖18,選擇兩個(gè)部件,作為流體計(jì)算域的材料點(diǎn)的輔助幾何。孤立顯示這兩個(gè)部件后,按照圖19的方法,新建“fluid”材料點(diǎn),作為后續(xù)體網(wǎng)格生成時(shí)的對(duì)象。

圖18.選擇流體計(jì)算域的輔助幾何

圖19.新建“fluid”材料點(diǎn)

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周期條件設(shè)置

由于本算例是整個(gè)燃燒室的20/360,即1/18,所以需要設(shè)立周期性邊界。參照如圖20的方法設(shè)定6個(gè)周期性參照點(diǎn)。

圖20.周期性邊界的設(shè)置

圖21.幾何準(zhǔn)備完成時(shí)的效果

幾何準(zhǔn)備完畢,如圖21所示。存盤為FM_Generic_Combustor_Part1.msh.gz文件,下一步,將生成表面網(wǎng)格。

接上文,給大家演示一下燃燒室的案例處理全過程,來領(lǐng)略Fluent Meshing的霸氣側(cè)漏。

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