CFD网格划分新境界：HyperMesh在流体仿真中的应用

运用 HyperMesh中的实体单元划分功能，对离心风机问题中的气体及固体部分进行网格划分，生成边界层并设置边界条件，探讨 HyperMesh在CFD领域中的应用，为以后进行类似的网格划分工作提供参考。

目前CAE分析技术已成为许多领域重要的分析工具，有些CAE软件本身就具有较强的前后处理功能。一般而言，分析过程中网格划分大约占用80%的时间，随着问题复杂程度的不断提高以及前处理时间的缩短，这些软件自带的前处理功能的局限性越来越大。使用强大的前处理软件来进行网格的划分可以节省大量的时间，生成高质量的网格，以此提高计算效率和精度，使CAE仿真能够真正的满足科研及工程化的需求。

HyperMesh是美国Atar公司的 HyperWorks系列工程软件中的软件产品之一，是 Altair公司现在的旗舰产品。HyperMesh已在底特律的三大公司和世界上其它的汽车公司及各个汽车行业被广泛应用，被业内公认是世界上最领先、最优秀的前后处理器。本文主要以离心风机的网格划分为例，介绍HyperMesh在流体网格划分领域的应用

2案例分析

问题描述：该案例主要包括外壳、发热器件及热管部分固体部分网格、空间流体部分网格，如图1所示。其中离心风机流体部分由于外形复杂，可以快速生成非结构网格。外壳和固体部分根据其扁平的外形特点使用拉伸的方式生成六面体网格。

选择 CFD user profile，离心风机流体部分如图2，首先生成外包面以及风扇表面的网格，分别放入不同的组件中，如图3所示，网格的类型可以选为三角形、四边形或混合网格。然后，选择CFD方式生成体网格，根据需要选择所要生成边界层的面网格，给出第层网格高度、层数和增长率生成空间实体网格。当所选择的面之间有较小夹角时或可能出现边界层交错而导致失败时，可以选用生成可变厚度边界层的方法避免该问题，如图4所示，边界层厚度在各处自行调节厚度。生成的实体网格会自动放在边界层和体单元内核这两个组件中，可以根据需要将它们重新放入需要的组件中，方便下一步设置边界条件。

外壳及其它固体部分几何非常扁平，全部采用拉伸的方法生成具有较大长宽比的体网格，以发热器件及热管部分为例说明，如图5。首先决定模型的拓扑划分。热管部分是相对不规则的外形，选择平板和热管相交的面作为拉伸的基本面，生成该面的网格时注意分出热管部分和下面发热固体的部分，使用几何面切分的方法将该面切开，如图6所示。热管和板拉伸出实体网格后，如图7，使用 HyperMesh的 Generate bc areas功能生成面网格，找出板与三个发热器件接触的面分别拉伸出三个发热器件的网格，如图8所示。

3单元质量检查

流体网格对网格单元的质量要求具一定的特殊性。比如说，在流动梯度大的地方要求使用较细的网格，在边界层内沿流动方向可以使用大长宽比的网格，网格的正交性、长宽比、扭曲率都需要满足一定要求。使用 HyperMesh生成流体网格时，可以使用其质量检査功能对网格的质量进行检查，同时在生成网格的过程中要根据流场的特点，合理安排实体网格的生成

4边界条件的设置

使用 HyperMesh的 Generate Bc areas功能生成面网格并设置边界条件。CFD问题中主要是在网格面上给定边界条件，如压力、速度、壁面、周期边界条件等。需要特别注意的是，边界条件的命名一般以cFD求解器的边界条件的名称作为名字的开头。在用 HyperMesh生成网格的过程中，有的地方已生成了面网格，如前文所述的风扇表面以及热管的部分表面，那么只需要将这些面网格放入所需要边界条件组件中，或者删除这些面网格，使用 Generate BC areas功能重新找出这些面，然后再设置边界条件。流体和不同的固体实体网格也是采用放在不同的组件里使用名字来设置边界条件的。不同类型的体网格交界面处或外边界处没有设置边界条件的地方，在导入CFD求解器时会自动生成外部边界条件，往往导致出错，建议合理的设置边界条件，避免遗漏。设置完边界条件后可以用寻找自由边的方法看是否存在 free edge，以此观察边界条件的设置是否有误。综上，使用 HyperMesh生成网格时从开始就需要做好规划，方便边界条件的生成。

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