Fluent Meshing实战:发动机燃烧室表面网格生成技巧

Fluent曾经拥有两个网格工具:Gambit和TGrid。Tgrid在ANSYS 14.5版本之后以Fluent Meshing亮相,这与ANSYS Meshing是完全不同的。Fluent Meshing低调得如同扫地僧,甚至在Star CCM+把蜂巢型网格(Polyhedral Mesh)作为大卖点之前,Fluent Meshing早在Tgrid阶段就已经完美实现该技术。Fluent进入ANSYS大家族之前,Tgrid就是个高端网格工具,时隔多年依然高端,以至于ANSYS不得不把它请出山。


现在,我们通过一系列案例教学,来领略Fluent Meshing的霸气侧漏。挑选一个燃烧室的案例(ANSYS官网称为Can Combustor模型),结构足够复杂,适合初学者直接扑向疑难问题。


《Fluent Meshing实战发动机燃烧室网格》系列,包括四部分:

①  几何修复

②  表面网格

③  蜂巢网格

④  燃烧模拟


今天介绍Fluent Meshing如何通过wrap功能,对复杂几何进行简化,并生成高质量的表面网格:


我们测试的软件平台是ANSYS Fluent V18.2,输入文件为(做完上一个练习的朋友可以用自己存盘的文件继续本教程):

FM_Generic_Combustor_part1.msh.gz

下载链接:http://pan.baidu.com/s/1eRA6zIi

密码:vayi


1导入几何


打开Fluent 18.2,注意选择Meshing Mode。读入FM_Generic_Combustor_part1.msh.gz文件。如图1,通过wrap操作,建立几何结构的loop。


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图1. 建立几何细节的loop



2查找几何孔洞


在燃烧室上部有一个燃油入口,尚未闭合。用户既可以手动建立面去闭合该入口,也可以通过wrap操作的寻洞功能来闭合孔洞的入口位置。如图2,打开Wrap>Fix Holes功能,选择fluid材料点,点击“Find Holes”,过一会后Fluent提示,流体计算域确实存在一个以上开孔,提示用户通过“Trace Path”功能来找到这个孔的位置。于是,如图3,点击Trace,找到了开孔的位置。继续通过Patch操作,为这个开孔修补个盖子,取名为“fuel-inlet”,表示为然后入口边界,如图4和图5所示。

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图2. Wrap的寻洞功能


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图3. 通过寻迹找到开孔位置



3修补孔洞



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图4. 通过Patch操作新建一个孔盖

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图5. 新建的孔盖

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图6. 重新检测是否还有孔洞


如图6,选中所有的几何对象,点击“Update”,继续检测是否还有没检测到的孔洞,结果表面已无剩余孔洞。



4Wrap几何生成面网格


如图7,用Wrap功能包围复杂的燃烧室几何,生成简化的几何表面,然后在几何表面生成网格。这个包围面命名为“_fluid”,表示是包围流体计算域的边界。在后续弹出窗口选择“Yes”。图8显示了表面网格的质量,扭曲系数不超过0.55,网格质量非常好。

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图7. 用wrap功能生成简化几何的网格


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图8. 检查面网格的质量



5检查面网格质量


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图9. 查看面网格

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图10. 面网格的细节情况


图9和图10查看面网格的分布特性,图11检查网格质量的Deviation指标,即网格的偏离特性,通常Fluent求解器要求在0.15以上。检查结果表面,偏离特性低于0.15的点非常少,能够满足计算需求。依据图13的操作,取消偏离点的标记,重新显示网格。

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图11. 网格质量的Deviation(偏离特性)指标检查

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图12. 偏离值小于0.15的位置

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图13. 取消偏离值标记



6存盘


存盘为FM_Generic_Combustor_part2.msh.gz,留待第三部分教程使用。Part3将介绍多面体网格(蜂巢型网格)的生成过程,如图14。

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图14. 由面网格生成多面体网格



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