搜索系列连载 | Fluent Meshing实战发动机燃烧室网格 Part 1-几何修复
2017-11-13 by:CAE仿真在线 来源:互联网
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),结构比较复杂,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在复杂几何体修复和几何前处理准备方面的工作。概括起来,Fluent Meshing的主要特点包括:
① 完全嵌入在Fluent界面中
② 能够读入CAD以及复杂的多区域组合网格模型
③ 为使用者提供更多的网格控制方式
④ 能够处理超过十亿的网格
⑤ 包含节点级网格控制
⑥ 能够利用脚本实现批处理
我们测试的软件平台是ANSYS Fluent V18.2,输入文件为
FM_Generic_Combustor.msh.gz
下载链接:http://pan.baidu.com/s/1dEHtZgt 密码:phay
打开Fluent 18.2,注意选择Meshing Mode。
图1. Fluent Meshing的启动
读入网格文件(几何文件)FM_Generic_Combustor.msh.gz,如图选择所有的几何部件,点击“Draw”后显示燃烧室的部分结构(20°的扇形分区,周期性结构)
图2. 燃烧室几何特性一览
在修复几何之前,需要先检测缝隙,尖角等结构。为避免误伤物理特征,需要先对燃烧室的喷孔直径进行测量。如图测得喷孔直径大于2mm,这样下一步检测缝隙的时候,可以把上限设为2mm,这样就把喷孔排除在外了。
图3. 燃烧室喷孔直径测量
如图,选中所有几何部件,右键点击“Diagnostics>Geometry”,设置参数后,点击“Mark”,标记出存在缝隙缺陷的部位。
图4. 检测面之间的缝隙
如图5,点击“Next”,找到如图所示的间隙。图6演示了缝合操作的步骤,图7为缝合之后的效果。
图5. 检测到第一个缝隙
图6. 缝合缝隙
图7. 缝隙缝合之后的效果
继续点“Next”可以找到如图8所示的另一个缝隙,照图示设置,缝合盖缝隙。
图8. 缝合第二个缝隙
图9. 第二个缝隙缝合后的效果
如图10,在检测工具中,选择“Self Face Proximity”,“Mark”后检测到尖角。接下来需要把这个尖角倒圆,以提高该局部网格质量。
采用图11的方法,作一条边线,作为倒圆用的母线。然后按照图12的方法,将这条边线绕x轴旋转20°,刚好等于燃烧室的周期角。
图10.尖角(面相切)检测选项
图11.给尖角建一条边线
图12.将边线旋转20°的设置参数
图13.尖角倒圆后的效果
为建立完整的计算域,需要闭合两侧的对称面。如图14,用建立Loop的方式,生成对称面。这里需要注意选择点的时候,要特别细致,确保点位于对称面,而不是在物体内部。用同样的方法建另外一侧的对称面sym-2。
图14.对称面sym-1的设置方法
图15.建好的sym-1对称面
在生成表面网格之前,需要对网格尺寸进行设置。如图16,control-1设置了曲线上的网格尺寸,图17设置了间隙的网格尺寸和数量。
图16.Global Scoped Sizing网格尺寸设置
图17.Proximity网格间隙尺寸设置
如图18,选择两个部件,作为流体计算域的材料点的辅助几何。孤立显示这两个部件后,按照图19的方法,新建“fluid”材料点,作为后续体网格生成时的对象。
图18.选择流体计算域的辅助几何
图19.新建“fluid”材料点
由于本算例是整个燃烧室的20/360,即1/18,所以需要设立周期性边界。参照如图20的方法设定6个周期性参照点。
图20.周期性边界的设置
图21.几何准备完成时的效果
几何准备完毕,如图21所示。存盘为FM_Generic_Combustor_Part1.msh.gz文件,下一步,将生成表面网格。
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