11:18 显示窗口工具栏讲解

12:19 调整观察范围或剖面观察

29:14 导入cad

37:32 尺寸函数

45:11 快速网格无关性验证

import CAD-Model右键sizing -scoped生成尺寸函数并write保存-重新导入CAD-surfacemesh

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 03:32 提高面网格质量方法

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 06:05 Free缺陷

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 09:22 multi face

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 14:31 face quality o

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 32:23 局部remesh

Fluent Meshing第二讲-面网格修复(剪辑) P2 - 46:57 join

一、先建立 Fluent Meshing 的整体框架

整个过程可以抽象成：

CAD 几何

↓

几何导入 / Faceting

↓

Geometry Object

↓

拓扑检查与修复

↓

尺寸控制 Sizing

↓

Surface Mesh

↓

Mesh Object

↓

Boundary / Face Zones

↓

Region 识别

↓

Boundary Layer

↓

Volume Mesh

↓

Cell Zones

↓

Mesh Quality

↓

Fluent Solver

你现在学习过程中遇到的：

• object
• zone
• draw size
• CAD faceting
• CFD Surface Mesh
• free faces
• multi faces
• duplicate faces
• share topology

全部只是这条链上的不同部分。

二、Fluent Meshing 里最重要的几个“对象概念”

这是第一关。

1. Geometry

就是原始几何信息。

比如 CAD 里有：

一个立方体

一个圆柱

一个流体域

几个固体域

这些本质上都是几何实体。

Fluent Meshing 导入后，会把 CAD 转换成它自己能够处理的几何表示。

2. Facet

Facet 可以理解成：

用很多小三角形近似表示 CAD 表面。

比如一个圆：

真实 CAD 是：

○

进入 Faceted Representation 后可能是：

______

/ \

| |

\______/

实际上由很多小面片组成。

注意：

Facet 不一定等于最终 Surface Mesh。

CAD Faceting 的主要任务是：

让 Fluent 能够读取和处理 CAD 几何。

真正 CFD 求解用的 Surface Mesh 后面还可能重新生成。

3. Object

这个是 Fluent Meshing 里面非常重要的管理概念。

可以理解成：

一组相关几何面或者网格面的容器。

例如：

Object: heat_sink

里面可能包含：

inlet

outlet

wall

interface

这些 face zones。

所以前面如果简单理解：

一个 body = 一个 object

有时候成立，但并不严格。

更准确的是：

Object 是 Fluent Meshing 管理几何或网格拓扑的一个上层容器。

常见：

Geometry Objects

Mesh Objects

4. Zone

Zone 是 Fluent 非常核心的概念。

它表示：

网格中具有相同拓扑或物理属性的一组实体。

主要分：

Face Zone

二维网格区域。

例如：

inlet

outlet

wall

interface

symmetry

Cell Zone

三维网格区域。

例如：

fluid

solid

porous

以后进入 Fluent Solver：

fluid → 流体域

solid → 固体域

就是 Cell Zone。

Edge Zone

由边组成的 zone。

主要用于网格操作、几何处理。

在3D求解里没有 Face Zone / Cell Zone 那么常见。

5. Object 和 Zone 到底什么关系？

可以这样记：

Object

│

├── Face Zone A

├── Face Zone B

├── Face Zone C

└── Face Zone D

例如：

Mesh Object: coldplate

│

├── inlet

├── outlet

├── wall

└── interface

所以：

Object 是管理层级。

Zone 是实际网格拓扑划分。

这是比“Object是几何，Zone是求解区域”更准确的理解。

三、Region 又是什么？

Region 是 Fluent Meshing 第二个特别容易混淆的概念。

Region 表示：

由封闭表面包围形成的空间区域。

比如一个密闭盒子：

┌───────────┐

│ │

│ Region │

│ │

└───────────┘

6个面把里面空间封闭起来。

Fluent Meshing 就可以识别：

这是一个 Region

生成体网格以后：

Region

↓

Cell Zone

所以大致关系：

Face Zones

↓

封闭空间

↓

Region

↓

Volume Mesh

↓

Cell Zone

这点极其重要。

因为 Fluent Meshing 并不是看到一个“看起来像体”的东西就一定能划体网格。

它首先要确认：

表面是不是把空间正确封闭起来了。

四、Boundary 又是什么？

Boundary 本质上也是 Face Zone。

区别只是：

它在物理意义上被当作边界。

例如：

Face Zone

↓

设置物理类型

↓

velocity-inlet

pressure-outlet

wall

symmetry

所以：

Boundary ≈ 有物理意义的 Face Zone

进入 Solver 后，这些会出现在：

Boundary Conditions

五、几何导入阶段你需要掌握什么？

导入 CAD 时主要掌握四件事。

1. 单位 Length Unit

非常重要。

如果 CAD：

长度 = 100 mm

结果你告诉 Fluent：

单位 = m

那么模型就会放大1000倍。

所以第一件事永远确认：

Length Unit

2. CAD Faceting

你之前已经见过。

它的意思：

读取 CAD，并将 CAD 表面进行面片化表示。

通常适合：

• STEP
• Parasolid
• SpaceClaim
• SolidWorks
• Creo
• CATIA

这种正规CAD。

3. CFD Surface Mesh

这和 CAD Faceting 不一样。

CFD Surface Mesh 是：

导入几何的同时，直接生成 CFD 使用的表面网格。

所以：

CAD Faceting

CAD → Faceted Geometry

CFD Surface Mesh

CAD → Surface Mesh

4. Size Field

.sf 就属于这个。

Size Field 本质上是：

一个空间网格尺寸分布。

例如：

这里：0.1 mm

这里：0.5 mm

这里：2 mm

它不是网格。

只是告诉 Mesher：

到什么地方用多大尺寸。

六、Topology：Fluent Meshing 真正的核心

很多人学 Fluent Meshing 最大的问题就是：

只会改网格尺寸，不懂拓扑。

其实复杂模型能不能成功划网格，拓扑往往比网格尺寸更重要。

1. 什么叫 Topology？

简单说：

面、边、点之间是怎么连接的。

例如正常的封闭立方体：

一个边

只连接两个面

这是正常 manifold topology。

2. Free Faces

Free Face 本质上表示：

表面的连接存在开口。

例如：

┌───────┐

│ │

│ │

└── ──┘

下面有个洞。

这时可能产生：

free faces

严重时：

Region 无法形成。

3. Duplicate Faces

两个完全重复的面存在于同一个位置：

Face A

─────────────

Face B

─────────────

坐标完全一样。

这是 duplicate face。

4. Multi Faces

你现在已经遇到了。

意思是：

某些边连接了超过正常数量的面。

普通：

Face A

\

Edge

/

Face B

而 Multi：

Face C

|

Face A --Edge-- Face B

|

Face D

这就属于 multiply connected topology。

非常重要：

Multi Faces 不一定是错误。

如果模型真实结构就是：

Solid 1 | Solid 2

--------+--------

Solid 3 | Solid 4

多个区域共享一条线，

那么经过 Share Topology 后：

一条边确实可能属于3张甚至4张面。

所以你现在已经发现：

Share Topology 后 Multi Faces 仍然存在。

完全可能是合理的。

因此：

不能把“multi-faces = 0”当成所有模型的目标。

真正要看的是：

• Region 能否正确形成
• 体网格能否正确生成
• 有没有意外穿透、重复和漏面

七、Share Topology 到底干什么？

Share Topology 的作用：

让相邻实体真正共享面、边、节点。

假设两个实体接触：

没共享：

Solid A

──────────── A的面

──────────── B的面

Solid B

共享以后：

Solid A

────────────

Solid B

↑

公共拓扑面

这样后面可以形成：

Conformal Mesh，共形网格。

八、Conformal 和 Non-Conformal

这是 CFD 网格非常重要的概念。

Conformal Mesh

两个区域界面：

△ △ △ △

────────

△ △ △ △

两边：

• 节点一致
• 面一致
• 网格完全对齐

Non-Conformal Mesh

例如：

△ △ △

────────

▽▽▽▽▽▽

两侧网格不对应。

Solver 中需要：

Mesh Interface

来传递：

• 质量
• 动量
• 能量

九、Sizing —— 网格尺寸控制体系

拓扑没问题以后，才真正进入网格尺寸设计。

最基本概念：

网格不应该所有地方一样细。

一般原则：

复杂 / 梯度大

→ 细

简单 / 梯度小

→ 粗

1. Global Size

全局尺寸。

相当于：

整个模型默认用多大的网格。

例如：

Max Size = 2 mm

Min Size = 0.1 mm

2. Local Size

局部尺寸。

比全局优先级高。

例如：

某个面

Face Size = 0.1 mm

虽然全局：

1 mm

这个面还是会细化到大约：

0.1 mm

3. Face Size

控制某个面的表面网格大小。

例如：

████████

原本：

△ △

细化以后：

△△△△△△△

4. Edge Size

控制某条边上的节点数量或尺寸。

主要用于：

• 狭窄结构
• 特定方向
• 曲线
• 周期结构

5. Body Size

控制某个三维区域的网格大小。

和 Face Size 不同。

Face Size：

主要约束表面。

Body Size：

约束整个空间区域。

6. Body of Influence（BOI）

这是一个非常有用的概念。

你人为画一个辅助体：

┌────────────┐

│ │

│ BOI │

│ │

└────────────┘

告诉 Fluent：

这个空间里面网格细一点。

BOI 本身通常不是计算域。

只是：

网格尺寸控制工具。

特别适合：

• 尾流区
• 喷流区
• 局部旋涡
• 热羽流
• 某个局部空间

十、Curvature 和 Proximity

这是 Fluent 自动控制网格细化的两个核心机制。

Curvature

曲率。

圆：

○

如果网格太粗：

⬡

就变成多边形。

Curvature 控制就是：

曲率越大，自动越细。

例如：

• 小圆孔
• 圆角
• 曲面
• 管道

都非常依赖它。

Proximity

靠近程度。

比如两个壁面之间只有：

| 0.2 mm |

如果全局网格尺寸：

1 mm

软件可能根本捕捉不好这个狭缝。

Proximity 会检测：

两个表面距离非常近。

然后自动细化。

尤其重要于：

• 狭缝
• 薄通道
• 小间隙
• 窄流道

十一、Surface Mesh

Surface Mesh 就是：

在所有计算域表面划二维网格。

例如：

几何面

██████████

↓

表面网格

△△△△△△△

▽▽▽▽▽▽▽

三维体网格能否做好，很大程度取决于 Surface Mesh。

所以 Fluent Meshing 很重视：

Surface Mesh Quality

十二、Surface Mesh 常见问题

主要有：

• skewed faces
• intersecting faces
• duplicate faces
• free faces
• multi faces
• small faces
• highly stretched faces
• holes

很多体网格失败，根源其实是：

Surface Mesh 已经有问题。

十三、Boundary Layer / Prism Layer

CFD 中非常重要。

壁面附近：

Wall

================

██████████████

████████████

██████████

△ △ △

△ △

最靠近壁面的规则层：

Boundary Layer / Prism Layer

作用：

捕捉壁面附近：

• 速度梯度
• 温度梯度
• 湍流边界层

十四、边界层最重要参数

通常需要理解：

First Layer Height

第一层高度。

控制：

壁面到第一个网格中心/网格层的大致尺度

和：

y+

密切相关。

Number of Layers

边界层层数。

例如：

5层

10层

15层

Growth Rate

每层变厚多少。

例如：

1

1.2

1.44

1.73

...

如果：

Growth Rate = 1.2

下一层比上一层大20%左右。

Total Thickness

整个边界层总厚度。

十五、Volume Mesh

Surface Mesh 做好以后：

给封闭 Region 填充三维单元。

就是 Volume Mesh。

常见体网格类型有：

1. Tetrahedral

四面体：

△

优点：

• 自动化程度高
• 复杂几何容易生成

缺点：

• 同等精度下网格量偏大
• 数值耗散通常更明显

2. Polyhedral

多面体。

一个cell可能有很多面。

优点：

• cell数较少
• 对复杂流动表现不错
• 收敛性常常很好

Fluent 很常用。

3. Hexahedral

六面体：

┌─────┐

│ │

└─────┘

通常：

• 单元效率高
• 精度好

但是：

复杂模型自动生成困难。

4. Poly-Hexcore

Fluent 现在非常典型的一类体网格。

思路：

壁面附近：

Poly / Prism

内部大区域：

Hexcore

所以：

壁面适应复杂几何，内部用规则六面体减少cell数。

通常适合：

• 外流
• HVAC
• 汽车
• 复杂大规模流体域

十六、Region 和 Volume Mesh 的关系

这是划体网格之前一定要确认的。

例如正确：

Region 1 → fluid

Region 2 → solid1

Region 3 → solid2

如果 Region 识别错误：

fluid + solid

被识别成一个 Region

那么后面划出再漂亮的网格也没用。

所以实际流程中：

Create Regions 是非常关键的检查点。

十七、Leak（泄漏）

Region 识别失败时，经常遇到：

Leak

意思是：

本应封闭的区域存在泄漏通道。

例如：

┌─────────┐

│ │

│ │

└──── ────┘

↑

小缝

Fluent 认为：

内部和外部连通

于是无法正确形成 Region。

Fault-Tolerant Meshing 对这一类问题处理能力更强。

十八、Watertight Geometry 和 Fault-Tolerant Meshing

这是 Fluent Meshing 两条非常重要的思路。

Watertight Geometry

适合：

CAD本身比较干净。

例如：

• SpaceClaim认真建好的模型
• STEP没有明显破损
• 接触关系明确
• 表面封闭

基本流程：

Import Geometry

↓

Local Sizing

↓

Surface Mesh

↓

Describe Geometry

↓

Update Boundaries

↓

Update Regions

↓

Boundary Layers

↓

Volume Mesh

不同 Fluent 版本任务名称可能略有区别，但逻辑基本如此。

Fault-Tolerant Meshing

适合：

CAD非常复杂或者比较脏。

例如：

• 很多小缝
• 面重叠
• 装配模型
• CAD不完全封闭
• 需要wrap

特点：

更强调修复、封闭、wrap和region提取。

汽车、整机、复杂装配体经常使用。

十九、Wrap 是什么？

可以理解成：

用一层新的表面把复杂/破损几何包起来。

比如原始模型：

/\_/\__/\/\_

非常脏。

Wrap以后：

────────────

得到一个新的干净外壳。

适合：

• 汽车外流
• 复杂机械
• 扫描模型
• 很难修复的CAD

但对于高精度小结构：

Wrap 使用要谨慎。

因为它可能把很小的细节“抹掉”。

二十、Mesh Quality

划完网格不能只看：

网格数量

真正应该看：

• Orthogonal Quality
• Skewness
• Aspect Ratio
• Cell Volume
• Face Quality

1. Skewness

表示单元偏离理想形状的程度。

可以粗略理解：

0 = 非常好

1 = 非常差

例如：

正三角形 → 好

又尖又扭 → 差

所以：

越小越好。

2. Orthogonal Quality

表示网格正交性。

大致：

1 = 非常好

0 = 非常差

所以：

越大越好。

和 Skewness 的方向相反。

3. Aspect Ratio

长宽比。

比如：

████████████████

长度非常长、厚度很薄。

Aspect Ratio 就很大。

注意：

Aspect Ratio 大不一定等于网格坏。

例如边界层 Prism：

很薄

很长

Aspect Ratio 本来就可能几百甚至上千。

关键看：

是否符合流动物理方向。

二十一、网格质量不能只看一个指标

比如：

Aspect Ratio = 500

不能直接说：

网格不能用。

同样：

Skewness 0.9

如果只有极少几个，也和全模型几十万个都0.9完全不是一回事。

需要同时看：

最差值

+

分布

+

位置

+

数量

二十二、Diagnostics

Fluent Meshing 的诊断能力是非常核心的。

你以后要习惯：

生成一次 → 检查一次。

例如：

free faces

multi faces

duplicate faces

skewed faces

intersecting faces

不能：

导入CAD

↓

疯狂Next

↓

Volume Mesh

否则前面有问题，最后才爆出来，很难查。

二十三、Repair 和 Improve 是两类完全不同的问题

这个概念一定记住。

Repair

修的是：

拓扑问题。

例如：

hole

free face

duplicate

intersection

multi-connected topology

Improve

修的是：

网格质量问题。

例如：

Skewness太高

Orthogonal Quality太低

所以你之前的 Multi Faces：

不是单纯 Improve Surface Mesh 能解决的。

二十四、Named Selection / Boundary Naming

在 CAD 或 Fluent Meshing 中提前命名：

inlet

outlet

wall

symmetry

fluid

solid

非常重要。

因为 Fluent Solver 会继承这些名字。

否则后面可能出现：

wall-17

wall-18

wall-19

wall-20

自己都不知道哪个是哪个。

良好的命名习惯是 CFD 工作流的一部分。

二十五、Fluent Meshing 中真正的“学习主线”

如果让我把整个 Fluent Meshing 压缩成 8个必须掌握的模块，就是：

• 几何表示CAD
• Faceting
• Geometry Object
• 拓扑Face
• Edge
• Node
• Share Topology
• Free / Multi / Duplicate
• 网格对象体系Object
• Zone
• Region
• Boundary
• 尺寸控制Global Size
• Face Size
• Body Size
• Edge Size
• BOI
• Curvature
• Proximity
• Surface Mesh表面网格生成
• Surface Mesh Quality
• Surface Repair
• 区域识别Boundaries
• Regions
• Leakage
• Interface
• Volume MeshTet
• Poly
• Hex
• Poly-Hexcore
• Prism Layer
• 网格质量Skewness
• Orthogonal Quality
• Aspect Ratio
• Diagnostics
• Improve Mesh

二十六、你可以把 Fluent Meshing 理解成三个层次

第一层：会操作

知道：

哪个按钮点哪里

这是最初级。

第二层：知道为什么

例如：

看到：

multi-faces = 6717

不马上慌。

而是先问：

这是几何错误，还是多个区域正常共享一条边？

这才是真正开始掌握 Fluent Meshing。

第三层：会设计网格

最高一层不是：

“我会生成网格。”

而是：

“我知道哪里该细、哪里该粗、为什么这么细，以及这个网格是否能够准确描述物理问题。”

这就已经进入 CFD 网格设计了。

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