1、介 紹,提綱,簡介 ICEM CFD 產(chǎn)品功能 ICEM CFD環(huán)境 網(wǎng)格劃分概念 網(wǎng)格編輯器示例 ICEM CFD應用 Cart3D簡介,ICEM CFD就是一個高度智能化的工程數(shù)值計算CFD軟件包，其強大的網(wǎng)格劃分功能可滿足CFD對網(wǎng)格劃分的嚴格要求：邊界層網(wǎng)格自動加密、流場變化大的區(qū)域網(wǎng)格局部加密、網(wǎng)格自適應（可用于激波捕捉、分離流模擬等）、高質(zhì)量的六面體網(wǎng)格（可提高計算速度和精度）、復雜外形空間的四、六面體混合網(wǎng)格,ICEM CFD的網(wǎng)格生成工具可集成在CAD的核心中。因此CAD軟件中的參數(shù)化幾何造型工具可與ICEM CFD中的網(wǎng)格生成、后處理以及網(wǎng)格優(yōu)化等模塊直接聯(lián)接，大大縮短了生成

2、網(wǎng)格的時間。,ICEM CFD智能化的處理方法使CAD與CAE分析的集成發(fā)生了徹底變革。邊界條件和網(wǎng)格尺寸可在CAD環(huán)境中設(shè)定。在對設(shè)計進行修正時，此類信息可保留下來，這樣參數(shù)化建模就變得十分簡單,ICEM CFD 產(chǎn)品功能,幾何模型工具 網(wǎng)格生成 專用模塊 后處理 網(wǎng)格優(yōu)化與自適應,ICEM CFD通過幾何模型工具得到要劃分網(wǎng)格的幾何模型。有三種方式： 標準接口 ICEM CFD中有專用的CAD工具ICEM DDN，既可建立幾何模型，又能處理多種格式的幾何模型，如：IGES, DXF, VDAFS, SET, Pro-STEP以及點數(shù)據(jù)等等。 直接CAD接口 ICEM CFD 直接CAD接口

3、是作為CAD系統(tǒng)的插件，在用戶的CAD系統(tǒng)中運行。用戶可在自己的CAD系統(tǒng)中進行ICEM CFD的網(wǎng)格劃分操作，如：用戶可在CAD中選擇面、線并分配網(wǎng)格大小屬性等等，網(wǎng)格設(shè)定以及ICEM CFD的相關(guān)定義可儲存在CAD的原始數(shù)據(jù)庫中，這樣用戶在對幾何模型進行修改時也不會丟失相關(guān)的ICEM CFD設(shè)定信息。 非結(jié)構(gòu)表面數(shù)據(jù)輸入 ICEM CFD的Upput工具可以從其它程序，如：ANSYS劃分的表面網(wǎng)格中提取出點和線的信息，然后根據(jù)這些點和線來進行網(wǎng)格劃分。,幾何模型工具,網(wǎng)格生成,非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,網(wǎng)格生成模塊,多塊結(jié)構(gòu) HEXA P-CUBE MULCAD,四面體+棱柱 ICEM T

4、ETRA ICEM PRISM,Cartesian ICEM GLOBAL,表面網(wǎng)格 ICEM QUAD,自動六面體 AUTOHEXA ICEPak,六面體 ICEM HEXA,非結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu),9,IC3M：內(nèi)燃機汽缸內(nèi)流動分網(wǎng)工具 Aeroblock：汽車風洞自動分網(wǎng)工具 ICEM CFD Comak：生成參數(shù)化幾何模型 Duct_modeler：進排氣管道網(wǎng)格自動生成模塊 Passenger Cabin：客艙通風參數(shù)化模塊 UH3D：汽車發(fā)動機冷卻分析專業(yè)模塊 Register：空調(diào)出風口流動分析（格柵運動）模塊 Cart3D: 空氣動力學分析專業(yè)模塊 Optimesh：網(wǎng)格優(yōu)化（自適應網(wǎng)格

5、）,專用模塊,ICEM CFD Visual3 用于穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)，結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、混合網(wǎng)格計算結(jié)果的后處理； 豐富的可視化工具使結(jié)果顯示更直觀、更生動； 主要功能有：等值線、矢量、網(wǎng)格、扭曲、流線、切面、等值面、XY 圖、函數(shù)計算、實驗數(shù)據(jù)比較、注釋、動畫等等； ICEM CFD Visual3為CAD幾何模型、ICEM CFD計算網(wǎng)格以及流場計算結(jié)果提供了集成環(huán)境。,后處理,ICEM CFD Visual3 后處理,獨特的自適應網(wǎng)格自動劃分模塊?？蓪Ψ墙Y(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格或四面體與棱柱體網(wǎng)格的混合網(wǎng)格進行網(wǎng)格自適應調(diào)整，可用于激波的捕捉和分離流位置的確定。,網(wǎng)格優(yōu)化與自適應,ICEM CFD環(huán)境

6、,處理步驟,幾何圖形的定義 模型的設(shè)定 網(wǎng)格的生成 網(wǎng)格編輯（光滑，等） 翻譯為分析代碼,幾何圖形定義,創(chuàng)建幾何圖形 在CAD系統(tǒng)中：如Pro/E，UG，CATIA，Solidworks 在DDN中 對于簡單的幾何圖形可以用ICEM CFD圖形用戶界面快速創(chuàng)建 讀入幾何圖形 IGES，VDA等讀入到DDN（或者你自己的CAD系統(tǒng)） triangulated surfaces (STL, mesh) into ICEM CFD GUI 可以提取曲面、曲線和點 整理幾何圖形 洞，縫隙,模型的設(shè)定,將實體分配到幾何圖形數(shù)據(jù)庫：點、曲線、表面 成組的實體分配到族中 分配網(wǎng)格尺寸 全局的 在個別實體上

7、定義體 材料點,處理平臺： ICEM CFD GUI 直接CAD界面 結(jié)果：Tetin文件,Tetin File,ICEM自己的幾何圖形文件 包含了幾何圖形和網(wǎng)格參數(shù) 由下面幾種程序?qū)懭耄?ICEM CFD圖形用戶界面 直接CAD界面 DDN網(wǎng)格器界面 輸入到Tetra，Hexa，Global和AutoHexa模塊中,網(wǎng)格生成和編輯,區(qū)域文件由網(wǎng)格模塊輸出 ICEM格式網(wǎng)格 從網(wǎng)格模塊輸出 在ICEM CFD圖形用戶界面中提高網(wǎng)格質(zhì)量 光滑 手工編輯,處理過程綜述,文件結(jié)構(gòu),ICEM CFD圖形用戶界面,ICEM CFD圖形用戶界面 或者網(wǎng)格編輯器（Med） 在桌面進入，或者在命令行鍵入ice

8、mcfd 中心圖形用戶界面管理了從幾何圖形讀入到翻譯為解算器輸入的全過程,ICEM CFD在線幫助,所有的文檔都是在線的 如果需要的話，用戶可以從瀏覽器中打印相關(guān)章節(jié),鼠標的使用,動態(tài)模式（點擊和拖放） 左鍵：旋轉(zhuǎn) 中鍵：平移 右鍵：縮放（上下移動）/ 2-D旋轉(zhuǎn)（向一旁拖拉） 選擇模式（點擊） 左鍵：選擇（點擊并拖拉實現(xiàn)框選） 中鍵：完成操作 右鍵取消選擇 可以改變鼠標的捆綁方式 File Options Mouse bindings 在使用選擇模式時，按F9捆綁到動態(tài)模式，再按一次，返回到選擇模式。,選擇模式熱鍵,在選擇模式時，如果鼠標在視圖窗口，點擊： ?-l在消息窗口中列出所有熱鍵功能

9、 a- 所有實體 v- 可見實體 b-空白的實體 x-退出操作 m- 捆綁選擇模式(entirely/partially within) p- 多邊形選擇 l- flood fill f - 在某一族中 c- with a color,網(wǎng)格劃分概念,網(wǎng)格劃分概念,單元類型 網(wǎng)格類型,單元類型,網(wǎng)格生成的過程就是用節(jié)點連成的單元填充區(qū)域的過程 零維：節(jié)點 一維：線段 二維：三角形和四邊形 三維：四面體，六面體，棱柱，金字塔,為什么使用四面體單元？,優(yōu)點： 可以自動生成 適用于復雜外形 在解的基礎(chǔ)上適應網(wǎng)格 缺點： 填充體積效率不高 每一個節(jié)點屬于更多的單元 各向同性細化（對于邊界層來說不是很好）

10、 與六面體網(wǎng)格相比一般質(zhì)量較差（內(nèi)角）,為什么使用六面體單元？,優(yōu)點: 填充體積效率較高 platelike elements mimic physics in boundary layers 與四面體網(wǎng)格相比，質(zhì)量一般較好 缺點 對于復雜幾何圖形需要做很多工作 對于適應和移動解不是很合適,混合單元網(wǎng)格,棱柱層 為四面體網(wǎng)格提高邊界層的分辨力 六面體和四面體區(qū)域由金字塔層連接,網(wǎng)格類型非結(jié)構(gòu),對于所有類型的網(wǎng)格，解點位置由物理坐標確定 (X, Y, Z), (R, theta, Z)等等. 非結(jié)構(gòu)性 節(jié)點不是按順序保存 常用的單元是四面體 分析代碼通過結(jié)點數(shù)來查找節(jié)點,網(wǎng)格類型結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)性 六

11、面體單元規(guī)則的排列 節(jié)點根據(jù)下標來查找：x(i,j), y(i,j) 網(wǎng)格塊被扭曲來適應幾何圖形（體適應）,網(wǎng)格類型多塊結(jié)構(gòu),多塊 hex elements are locally structured into grid blocks 由許多網(wǎng)格塊填充的體 提高了幾何圖形的靈活性 提高網(wǎng)格質(zhì)量 所有類型都可以寫為非結(jié)構(gòu)的,網(wǎng)格編輯器示例,球、立方體例子,開始ICEM CFD,在開始菜單，桌面圖標或者（在工作目錄的）命令行進入主程序 選擇已有工程或者新建工程 在已有的tetin文件中選擇 從已有的區(qū)域文件中選擇,ICEM CFD圖形用戶界面（網(wǎng)格編輯器 ）,主菜單 GUI控制 顯示控制 顯示區(qū)

12、域 消息窗口,ICEM CFD GUI,主菜單 文件 幾何圖形 網(wǎng)格 編輯網(wǎng)格 輸出,處理過程,一般說來，處理過程是在主菜單中從左至右進行的,文件菜單,文件和工程管理 幾何圖形的輸入和輸出 環(huán)境的設(shè)定 Misc. utilities and tools,幾何圖形菜單,使用DDN工具 CAD修復 表面，曲線，點等的處理 創(chuàng)建，刪除，修改，網(wǎng)格參數(shù)，改變族,網(wǎng)格菜單,進入網(wǎng)格模塊,編輯網(wǎng)格菜單,功能太多暫不列出,輸出菜單,選擇解算器,顯示的控制窗口,通過族和實體類型控制幾何圖形與網(wǎng)格的顯示 每一實體類型有很多選項 框架 實體 網(wǎng)格尺寸指示器 其它,GUI控制,幫助 開始默認瀏覽器 視角 方向 Pr

13、int Shell Opens shell in project directory,定義族,在示例中，所有的實體都在Geom族中 使用菜單Surface Change family來創(chuàng)建新的族 Curves, Points were left in Geom 使用顯示窗口控制可見性,創(chuàng)建材料點,通過在需要畫網(wǎng)格的體內(nèi)定義材料點來定義體 最簡單的辦法是使用菜單：Material Create Screen midpoint,模型網(wǎng)格參數(shù),菜單：Geometry Mesh Params Model 同樣不依賴于實體類型 參考尺寸 和幾何圖形單位相同 最大尺寸 是參考尺寸的倍數(shù) 最大單元尺寸=最大

14、尺寸乘以參考尺寸 其它選項將在后面的課程中介紹,實體網(wǎng)格參數(shù),對于曲面，曲線等。 通過族：Mesh Params Family 通過實體：Mesh Params Surface (or Curve, etc.) 在顯示面板中，選擇Options Tetra sizes來顯示,保存Tetin文件,完成下面任務： 定義族 創(chuàng)建一個材料點 分配模型和所需的實體網(wǎng)格參數(shù) 然后選擇Save或者Tetin File Save 現(xiàn)在已經(jīng)準備好去劃分網(wǎng)格了,ICEM CFD應用,ICEM CFD應用,縱向應用（針對具體工程問題的應用） ICEM CFD AERO_BLOCK:汽車外部空氣動力學快速網(wǎng)格劃分模塊 RAMM_ICE：圓柱內(nèi)流建模工具 UH3D：automotive front-end cooling analysis,縱向應用,ICEM CFD AERO_BLOCK,縱向應用,RAMM-ICE 內(nèi)燃機的快速自動生成網(wǎng)格模塊 與計算流體力學（STAR-CD）合作發(fā)展的模塊,RAMM-ICE的例子,Cart3D簡介,NASA Ames Research Center 從1995年開始開發(fā)了專門用于飛行器的亞、跨、超音速氣