一、专题目标 
通过工程案例演示，掌握利用ICEM CFD进行CFD前处理的基本方法与常用技巧。
 二、工程案例 
1、发动机水套非结构网格划分
2、机翼外流场分块六面体网格划分
3、几何创建功能演练
4、发动机模型几何修补
5、无人机几何模型简化
6、管壳式换热器网格划分
7、飞机外流场网格划分
8、离心泵多区域网格划分
9、旋转机械周期网格划分
10、二维汽车外流场网格划分
11、三维离心泵分块网格划分
12、飞机外流场混合网格划分
 三、典型问题 
几何清理、非结构网格生成、分块六面体网格生
 四、知识点 
网格尺寸控制、网格质量控制 五、时间地点 
9月17日 - 20日   西 安 (17日全天报道,18、19、20日全天上课)线上线下同步
 六、课程大纲 
模块
培训目标
主要内容
网格基础
理解网格的基本概念、类型以及质量评价指标
计算网格的物理含义
结构网格与非结构网格
网格质量评价指标
常见网格类型及适用范围
ICEM CFD兼容的网格类型
ICEM CFD软件介绍
了解ICEM CFD的GUI界面以及基本操作流程
ICEM CFD工作界面及常用参数设置
中间文件及类型介绍
ICEM CFD常用快捷键及自定义方法
网格生成基本流程
案例01：发动机水套非结构网格划分
案例02：机翼外流场分块六面体网格划分
ICEM CFD几何处理
掌握ICEM CFD几何处理技巧
ICEM CFD几何创建功能
几何导入接口介绍
几何修补功能
ICEM CFD几何简化功能
案例03：几何创建功能演练
案例04：发动机模型几何修补
案例05：无人机几何模型简化
ICEM CFD非结构网格生成
掌握ICEM CFD非结构网格生成方法
非结构网格生成的基本流程
全局网格参数解析
面网格参数解析
体网格参数解析
局部网格尺寸控制方法
周期网格参数设置
边界层网格参数设置
网格质量评价及修复
案例06：管壳式换热器网格划分
案例07：飞机外流场网格划分
案例08：离心泵多区域网格划分
案例09：旋转机械周期网格划分
ICEM CFD分块六面体网格生成
掌握分块原理及工程常用技巧
映射网格生成原理
分块原理及常用技巧
分块切割(自由切割、O型切割、Y型切割等)
自底向上块构建方法及应用
辅助几何创建
块关联的本质原理及应用技巧
网格尺寸控制
周期分块网格划分
网格质量评价及优化
案例10：二维汽车外流场网格划分
案例11：三维离心泵分块网格划分
案例12：飞机外流场混合网格划分
特殊网格处理技巧
掌握一些特殊网格处理技巧
常用分块方式总结
周期网格处理
多区域网格处理
无厚度内部壁面处理
网格拉伸、旋转、扫略等变换操作
混合网格生成
网格组装及界面节点合并
脚本录制及自动化处理
 七、培训费用 
1、3980元/人(含正脉科工CAE结业证书一本),住宿可统一安排，费用自理。两个享受9折，三人(含)享受8.5折，学生和老师持证件享受9折。
2、附：参加培训并通过考试的学员，可选择申报AXKG 全国职业技能考试鉴定中心颁发《CAE 仿真应用工程师》职业技能等级证书；费用 1600 元/每人，可作为在本行业专业岗位职业能力考核的证明，也在岗位聘用、任职、定级和晋升职务中作为重要依据。证书全国通用、联网查询、无须年检。
 报名方式：微信识别下方二维码进入报名界面 
        请识别下方二维码在线报名。报名成功后，我们会为您发送培训通知，并电话确认。
-其他相关课程-【西安/线上】ANSYS Fluent UDF二次开发高级专题
【线上】正脉2020年线上精品录播课程计划表
【西安/线上】22个工程算例 | 电机多场耦合仿真(电磁、流体、振动耦合分析)专题
【北京/西安】7个工程案例：高级热结构耦合计算分析
【西安】Ansys LS-Dyna高速冲击碰撞与爆炸仿真
	

网格划分步骤：

1.几何模型处理； 

2.系统网格设置； 

3.重要区域网格划分； 

4.网格独立性。

创建几何模型时尽量避免产生小尺寸的网格，以减轻后期网格划分的工作量。

系统网格设置

Minimum Size用于确定求解域内最小网格尺寸； 

Min.No/Max.Size选项主要用于控制求解域在某个方向上的网格疏密程度。其中Maximum Size确定了求解域内某个方向的最大网格尺寸。

Smoothing选项主要用于相邻网格尺寸的平滑过渡。减小相邻网格尺寸比。



重要区域的网格划分：

轴流风扇： XY方向至少25个网格  膨胀网格25% 膨胀距离内至少6个网格；Z方向至少15个网格 膨胀网格的距离为100% 膨胀距离内至少15个网格。

散热器： 翅片间网格为3-5，翅片厚度方向网格2，基板厚度网格5，进出风区域需要尽享网格膨胀，膨胀网格距离至少为10%散热器的长度，膨胀距离内至少2个；

PCB：PCB板厚度方向上至少3个网格，利用Volume Region 来包围PCB板，进行网格约束和网格膨胀设置。

	

一、CFD 网格划分思路和理论基础
1.1.网格划分理论 
1.2现有CFD网格划分软件对比 
1.3.CFD 网格划分注意事项
1.1.网格划分理论
网格生成的本质是计算区线的离散；
用有限的离散点代替原来连续的空间。
网格分类：结构化网格和非结构化网格；
1、结构化网格：整齐的网格，２d-四边形，３d-六面体，数量少，但是思维要求高，区域适应能力差，质量相对较高，一般来说获得的计算精度更高
２、非结构网格：不整齐的网格，２d-三角形，３d—非六面体，网格数量多，但是思维要求低，区域适应能力强，质量相对较低，一般来说获得的计算精度较低
3、混合网格：通过ｉｎｔｅｒｔａｃｅ面差位获得；
网格划分的重点是：在网格无关性的前提下，减小网格质量，提高网网格量。“好又少；
网格划分的质量问题：质量，正交，长宽，曲率；提高的方法：光顺，数量增加，细节去掉；
计算域的各个部分都需要哪种程度的网格密度?
-网格必须能捕捉感兴趣的几何特征，以及关心变量的梯度，如速度梯度、压力梯度、温度梯度等。
-你能估计出大梯度的位置吗？
-你需要使用自适应网格来捕捉大梯度吗?
哪种类型的网格是最合适的?
-几何的复杂度如何?
-你能使用四边形/六面体网格，或者三角形/四面体网格是否足够合适?
- 需要使用非一致边界条件吗?
你有足够的计算机资源吗？
-需要多少个单元/节点?
-需要使用多少个物理模型?
-对沿着结构方向的流动，四边形/六面体网格和三角形/四面体网格相比，能用更少的单元/节点获得高精度的结果
-当网格和流动方向一致，四边形/六面体网格能减少数值扩散
在创建网格阶段，四边形/六面体网格需要花费更多人力
-对复杂几何，四边形/六面体网格没有数值优势，你可以使用三角形/四面体网格或混合网格来减小工作量，生成网格快速，流动一般不沿着网格方向
-多域或混合网格在不同的域使用不同的网格类型，多域网格是求解精度、计算效率和生成网格工作量之间的很好的平衡手段，当不同域直接的网格节点不一致时， 需要使用非一致网格技术
1.2现有CFD网格划分软件对比
1)Gambit:古老的软件，fluent公司开发，界面不太友好，被废弃；
2)Icem CFD：长处在于结构网格，特别是O网格，弊端在于上下游的数据衔接不是很好；在“学术研究”中更多；
3)Ansys meshing： 适用于多物理场，能够获得一个“还不错”的网格；对几何模型的适应性比较好；高质量结构网格需要花一些功夫；2D/3D模型；定义为混合网格；
4)Fluent meshing(ansys tgrid)：划分复杂模型、多部件生成高质量网格；适用于“企业产品”研究中；3D模型；定位非结构网格;一款针对fluent开发网格软件;
5)Ansa,HM…其他公司，数据连接性问题；基于workbench平台的网格划分；
1.3.CFD 网格划分注意事项
• 基本策略：结构网格优化,不能画结构网格，可采取策略： 
1.分区画结构网格； 
2.分区部分画结构网格，部分画非结构网格； 
• 边界层：尽量做出边界层，但要注意网格质量； 
• 模型维数与网格质量划分：二维比三维更容易画结构网格； 
• 网格质量提高：fluent中set up domain/Improve； 
• 细小部分尽可能删除，否则只能采用局部细化，细节处的 
网格至少为三层； 
• 基本方法：自上而下，自下而上； 
• GUI问题：具有友好的选择操作性和交流便利性。 
• 网格划分的前提是：将几何文件处理好，不要有小间隙， 
二、网格类型
 • 六面体网格 
– 大多 CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解
• 流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。
– 大多 CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解
• 各向异性单元和各向异性物理相匹配(边界层,高曲率区域如同导行翼和曳尾边) 
– 对任意几何，六面体网格划分需要多步过程来产生高质高效的网格
– 对许多简单几何，扫掠技术是生成六面体网格的一种简单方式
• 扫掠
• 多区
②四面体网格和四面体/棱柱混合网格 
四面体网格： 
1)可以快速地、自动地生成，并适合于复杂几何 
• 网格可以由2步生成:
• 步骤 1: 定义网格尺寸 
• 步骤 2: 生成网格
四面体网格 
2) 等向细化 – 为捕捉一个方向的梯度，网格在所有的 
三个方向细化– 网格数量迅速上升 
穿孔平板x向应力集中
四面体网格 
3) 边界层有助于面法向网格的细化, 但2-D中仍是等向的 (表面网格)

ABAQUS中的网格划分方法应该是所有通用有限元分析软件中最强大的。本文将对其网格划分做较全面的叙述。

首先介绍一下网格划分技术，包括：结构化网格、扫掠网格、自由网格：

1）结构化网格技术（STRUCTURED）：将一些标准的网格模式应用于一些形状简单的几何区域，采用结构化网格的区域会显示为绿色（不同的网格划分技术会对相应的划分区域显示特有的颜色标示）。

2）扫掠网格技术（SWEEP）：对于二维区域，首先在边上生成网格，然后沿着扫掠路径拉伸，得到二维网格；对于三维区域，首先在面上生成网格，然后沿扫掠路径拉伸，得到三维网格。采用扫掠网格的区域显示为黄色。

3）自由网格划分技术（FREE）：自由网格是最为灵活的网格划分技术，几乎可以用于任何几何形状。采用自由网格的区域显示为粉红色。自由网格采用三角形单元（二维模型）和四面体单元（三维模型），一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度。

4）不能划分网格：如果某个区域显示为橙色，表明无法使用目前赋予它的网格划分技术来生成网格。这种情况多出现在模型结构非常复杂的时候，这时候需要把复杂区域分割成几个形状简单的区域，然后在划分结构化网格或扫掠网格。

注意：使用结构化网格或扫掠网格划分技术时，如果定义了受完全约束的种子（SEED），网格划分可能不成功，这时会出现错误信息们，可以忽略错误信息，允许ABAQUS去除对这些种子的约束，从而完成对网格的划分。

使用Quad单元或Hex单元划分网格时，有两种可供选择的算法：Medial Axis（中性轴算法）和Advancing Front（进阶算法）。两种方法划分同一个模型时的对比图如图1和图2，从图中可以很明显的看出：Medial Axis算法生成的网格的质量要优于Advancing Front算法生成的网格，但是这不是绝对的。有时，使用前者生成的网格会发生严重的畸形，应看具体情况而选择是哪种方法。

Medial Axis算法：该算法首先要把划分网格的区域分为一些简单的区域，然后使用结构化网格划分技术来划分这些简单的区域。该算法主要有一下特征：

①使用Medial Axis算法更容易得到形状规则的网格单元，但网格与种子的位置吻合得较差。

②在二维模型中使用Medial Axis算法时，选择Minimize the mesh transition（最小化网格过渡）可以很大程度的提高网格的质量，但是有利必有弊，用这种方法更容易使网格偏离种子位置。

③在模型的一部分边上设置了受完全约束的种子时，Medial Axis算法会自动为其他的边选择最佳的种子分布。

④如果从CAD软件中导入的模型不精确，则该算法是不支持。同时，该算法也不支持虚拟拓扑。

Advancing Front算法：该算法首先在边界上生成四边形单元，然后再向区域内部扩展。它具有一下特征：

①使用该算法得到的网格可以与种子的位置吻合的很好，但在较窄的区域内，精确匹配每个种子可能会使网格发生歪斜，导致网格的质量下降。

②使用该算法很容易得到单元大小均匀的网格，但不代表网格质量一定好（如图1）。有些情况下，单元尺寸均匀是很重要的，例如在ABAQUS/Explicit中，网格中的小单元会限制增量步长。

③使用该算法很容易实现从粗网格到细网格的过渡，所以建议在网格过渡区使用该算法。

④Advancing Front算法克服了Medial Axis算法的缺点，它支持从CAD软件导入的不精确模型和二维模型的虚拟拓扑。