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叶轮网格划分技巧详解

2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】：图4.1-8 叶轮进口、出口面定义图4.1-8 叶轮进口、出口面定义（续）同样定义叶轮出口端面名称为outletofyl，然后按照上述步骤为叶轮创建其他部分。图4.1-9 叶轮水体定义6.定义周期特性该叶轮围绕Z轴旋转，并且以60°间隔周期阵列分布。结果如图4.1-12所示。图4.1-14 块的拉伸创建图4.1-15 节点合并图4.1-16 Y型剖分其余点自动关联在功能栏里选择→→，将拓扑块上节点自动映射到几何体上。图4.1-19 全局网格尺寸设置预网格的生成功能栏里选择→，单击。

1.运行ICEM CFD软件

在开始按钮中选择【所有程序】→【ANSYS14.5】→【Meshing】→【ICEM CFD14.5】。

2.设置工作目录及创建文件

1）进入ICEM CFD后，在菜单栏中选择【File】→【Change Working Dir…】，弹出对话框如图4.1-3所示，进行工作目录设置。本例设置的工作目录为E：\Centrifugal pumps，单击【确定】。

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图4.1-3 设置工作目录

2）在菜单栏中选择【File】→【Save Project As…】，将文件命名为YLST。如图4.1-4所示。

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图4.1-4 创建文件名称

3.导入外部几何文件

1）在菜单栏中选择【File】→【Import Geometry】→【STEP/IGES】，在对话框内选择文件名为YLST的STP格式文件。

2）在“Import Geometry From…”对话框下单击【OK】，完成ICEM CFD几何文件的导入，如图4.1-5所示。

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图4.1-5 导入几何文件

4.生成几何特征

在功能栏里选择“Geometry”标签栏，单击“Repair Geometry978-7-111-52131-0-Chapter04-7.jpg”，采用默认容差设置，单击【Apply】。生成ICEM CFD能够识别的几何特征，如图4.1-6所示。

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图4.1-6 生成几何特征

5.显示几何特征及创建名称

（1）显示几何特征

左侧树形窗下勾选【Model】→【Geometry】下面的“Point”及“Surface”前的方框；右键单击“Surface”依次勾选“Solid”及“Transparent”选项，透明显示叶轮模型的点、线、面特征，如图4.1-7所示。

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图4.1-7 几何特征显示

（2）叶轮进口、出口面命名

1）右键单击树形窗口【Part】选项，选择【Create Part】。

2）定义叶轮进口端面名称为inlet of yl。

3）在对话框中选择“Create Partby Selection”下的“Select entities978-7-111-52131-0-Chapter04-10.jpg”图标，在图形界面上左键选择叶轮水体进口面，单击中键进行确认，完成叶轮进口面的命名过程，如图4.1-8所示。

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图4.1-8 叶轮进口、出口面定义

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图4.1-8 叶轮进口、出口面定义（续）

同样定义叶轮出口端面名称为outletofyl，然后按照上述步骤为叶轮创建其他部分。

（3）叶轮水体定义

1）功能栏里选择“Geometry”标签栏，单击“Create Body978-7-111-52131-0-Chapter04-13.jpg”，定义水体名称为YLST。

2）选中“978-7-111-52131-0-Chapter04-14.jpg”图标，在图形界面上选择如图4.1-9所示位置点，保证两个点的中间位置位于叶轮水体内，单击中键确定，完成叶轮水体定义过程，如图4.1-9所示。

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图4.1-9 叶轮水体定义

6.定义周期特性

该叶轮围绕Z轴旋转，并且以60°间隔周期阵列分布。

在“Mesh”标签栏中，单击“Global Mesh Parameters978-7-111-52131-0-Chapter04-16.jpg”，在对话框中选择“Set up Periodicity978-7-111-52131-0-Chapter04-17.jpg”进行周期设置。勾选“Define periodicity”；“Rotational＞Base”：000；“Rotational＞Axis”：设定旋转轴矢量方向为001（即选择Z轴为旋转轴）；“Rotational＞Angle”为60°。设置情况如图4.1-10所示。

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图4.1-10 周期特性设置

7.网格的创建

（1）整体块的创建

在功能栏里选择“Blocking”，单击“Create Block978-7-111-52131-0-Chapter04-19.jpg”图标，单击【Apply】，如图4.1-11所示。

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图4.1-11 整体块的创建

（2）点、线的关联

1）功能栏里选择“Blocking”项，单击“Associate978-7-111-52131-0-Chapter04-21.jpg”图标，弹出“Blocking Associations”对话框。选择“Associate Vertex978-7-111-52131-0-Chapter04-22.jpg”图标。在“Entity”下勾选“Point”，选择点到点的关联方式，将块的顶点关联到几何点上。结果如图4.1-12所示。

2）单击“Associate Edgeto Curve978-7-111-52131-0-Chapter04-23.jpg”，选择线对线的关联方式，将块的边（Edges）和几何体的边（Curves）相互关联，如图4.1-13所示。

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图4.1-12 点的关联

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图4.1-13 线的关联

（3）块的拉伸

功能栏里选择“Blocking”标签栏，“Create Body978-7-111-52131-0-Chapter04-26.jpg”→“Extrude Face（s）978-7-111-52131-0-Chapter04-27.jpg”。“Method”栏选择：Interactive。在图形界面上左键选择块表面，如图4.1-14a所示；中键拖拽进行拉伸创建一个新块，如图4.1-14b所示。通过块的拉伸，创建整个流道的块结构，并按上述步骤进行块上点、线的关联。

（4）Y型网格剖分

叶轮轴心位置的6面体块要进行节点合并，转换成三棱柱进行Y型网格处理（本节后面为方便，利用【】和→表示操作步骤，不再赘述）。

1）节点合并。在功能栏里选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-28.jpg】，勾选“2 Vertices”和“Merge to average”；单击【978-7-111-52131-0-Chapter04-29.jpg】图标选择所需合并点，如图4.1-15所示。

2）Y型剖分。选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-30.jpg】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-31.jpg】。在“Type”栏中：选择Y-Block，然后在图形界面上选择三棱柱块，如图4.1-16所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-32.jpg

图4.1-14 块的拉伸创建

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图4.1-15 节点合并

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图4.1-16 Y型剖分

（5）其余点自动关联

在功能栏里选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-35.jpg】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-36.jpg】，将拓扑块上节点自动映射到几何体上。

（6）周期节点定义

在功能栏里选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-37.jpg】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-38.jpg】，将周期面上的所有点设置为周期点，如图4.1-17所示。

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图4.1-17 周期点设置

（7）周期面关联的删除

功能栏里选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-40.jpg】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-41.jpg】，将块的周期面进行删除，删除面如图4.1-18所示。

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图4.1-18 面关联的删除

（8）全局网格尺寸设置

选择工具栏【Mesh】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-43.jpg】，进行全局网格设置。设置“Maxelement”尺寸为1，单击【OK】完成设置，如图4.1-19所示（根据图形具体尺寸而定，设置若是不合适，可重新设置）。

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图4.1-19 全局网格尺寸设置

（9）预网格的生成

功能栏里选择【Blocking】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-45.jpg】，单击【Apply】。在树形目录上单击【Blocking】→【Pre-Mesh】，在弹出的对话框单击【Yes】，在图形界面上显示预网格图形，如图4.1-20所示。

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图4.1-20 预网格的生成

（10）整体网格的生成

1）实体网格的生成。右键单击目录树上【Pre-Mesh】，选择【Convert to Unstrcut Mesh】。

2）网格周期阵列。在功能栏里选择【Edit Mesh】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-47.jpg】。单击【978-7-111-52131-0-Chapter04-48.jpg】进行网格选取，按键盘字母“A”，选中网格。设置阵列个数为5，勾选“Mergenode”及“Delete duplicate elements”；“Angle”设置为60°，如图4.1-21所示。

8.网格输出

（1）功能栏里选择【Output】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-49.jpg】，在【Output Solver】选择ANSYS CFX；在【Common Structural Solver】选择【ANSYS】。

（2）功能栏里选择【Output】→【978-7-111-52131-0-Chapter04-50.jpg】，单击【Done】，完成网格输出。

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图4.1-21 网格周期阵列设置图

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