叶轮网格划分的优化方法

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：图4.4-17 创建Body图4.4-18 定义全局网格尺寸8）定义全局网格参数。图4.4-19 定义体网格类型和生成方法图4.4-20 生成体网格图4.4-21 检查自动体网格质量图4.4-22 自动体网格质量图4.4-23 网格质量2.叶轮结构化网格的划分网格划分步骤和方法与前面介绍的结构化网格划分的方法是类似的，不同的是各种部件块的划分方法，只要自己学会如何根据实际部件进行块的合理划分，那么以后遇到无论什么样的部件自己都会划分。

此处针对叶轮网格，教授两种画法。一种是非结构化画法，另一种是结构化画法。读者根据自己的情况，可自选。

1.叶轮非结构化网格的划分

1）打开ICEM CFD软件。设定工作目录，选择【File】→【Change Working Dir】，选择文件存储路径。在菜单栏中，选择【File】→【Geometry】→【Open Geometry】或单击“”图标，打开混流泵进口弯管水体“yl.tin”文件，导入叶轮水体部件。

2）右键单击模型树Model→Geometry→surface，选择Solid和Transparent，将叶轮出口水体实体透明化。

3）创建Part。右键单击模型树Model→Parts，选择Create Parts。在“Part”栏中输入“IN”，选择“Create Partby Selection”，单击“”选择叶轮水体的进口面，如图4.4-14所示，单击中键确定。

图4.4-14 创建Part

4）采用相同的方法，定义其余的Part。出口：OUT；叶片工作面：GZM；叶片背面：BM；轮毂周面：LUNGU_WALL；轮毂上部：LUNGU_UP；叶片进口倒角：YJ_IN；叶片出口倒角：YJ_OUT；定义其余面为WALL。

5）创建几何模型的拓扑结构。在标签栏中选择Geometry，单击“Repair Geometry”。如图4-4-15所示，单击“Build Diagnostic Topology”，保持默认设置，单击【Apply】按钮创建表征几何必需的Point和Curve，创建结果如图4.4-16所示，Surface的显示方式为Wire Frame。

图4.4-15 创建几何拓扑

图4.4-16 创建几何模型拓扑结构后的效果图

6）定义Body。在标签栏中选择Geometry，单击“Create Body”。如图4.4-17所示，在“Part”栏中输入“BODY”，单击“”，勾选“Entiremodel”复选框，单击【Apply】，根据整个几何模型的拓扑结构创建Body。

7）定义全局网格尺寸。在标签栏中选择Mesh，单击“Global Mesh Setup”进入定义网格全局参数的操作。如图4.4-18所示，单击“Global Mesh Size”，定义“Scale factor”为“1”，“Maxelement”为“5”，勾选“Display”复选框，查看最大允许网格单元大小，其他选项保持默认设置，单击【Apply】按钮确定。

图4.4-17 创建Body

图4.4-18 定义全局网格尺寸

8）定义全局网格参数。在步骤7）打开的定义网格全局参数的操作中，如图4.4-19所示，单击“Volume Meshing Parameters”，在“Mesh Type”下拉列表中选择“Tetra/Mixed”，在“Mesh Method”下拉列表中选择“Robust（Octree）”，其余保持默认设置，单击【Apply】按钮确定，定义体网格类型和生成方法。

9）生成网格。选择标签栏中的Mesh，单击“Compute Mesh”，单击“Volume Mesh”，各参数保持默认设置，如图4.4-20所示，单击【Compute】按钮生成网格。

10）检查网格质量。选择EditMesh标签栏，单击“Display Mesh Quality”。如图4.4-21所示，选择需要检查的网格类型TETRA_4（四面体网格单元）、TRI_3（三角形网格单元在）。在“Criterion”下拉列表中选择“Quality”，单击【Apply】。网格质量如图4.4-22所示，网格质量不高，需调节网格质量，使其满足计算要求。

11）提高网格质量。其实提高网格质量所采用的方法要依情况而定，很多时候也是靠自己的画图经验，可通过Mesh标签栏的“Curve Mesh Setup”来修改节点数以提高网格质量，也可通过Mesh标签栏的“Part Mesh Setup”来定义先前设置的Part的网格尺寸，对于如何精确提高网格质量，读者可自行参考关于提高非结构网格质量的资料。此处，通过Mesh标签栏的“Curve Mesh Setup”来修改节点数从而提高网格质量，最终的网格质量如图4.4-23所示。大部分都大于0.2，可粗略满足要求。

图4.4-19 定义体网格类型和生成方法

图4.4-20 生成体网格

图4.4-21 检查自动体网格质量

图4.4-22 自动体网格质量

图4.4-23 网格质量

2.叶轮结构化网格的划分

网格划分步骤和方法与前面介绍的结构化网格划分的方法是类似的，不同的是各种部件块的划分方法，只要自己学会如何根据实际部件进行块的合理划分，那么以后遇到无论什么样的部件自己都会划分。此节不再仔细介绍划分步骤，只介绍一下每步主要Block的划分以及注意点，对于如何移动点，如何合并点需要靠读者自己去看书摸索，不再作无谓的说明，自己可以对着自己手上的泵练习，此处网格划分的是无间隙的混流泵叶轮。（图4.4-25是将线Curve隐藏掉，以清楚显示Block。）

1）创建整体的Block。工具栏上，“Blocking”项，单击“Create Block”图标，弹出“Create Block”对话框。“Part”栏填写“FLUID”，其他项默认不变，单击【Apply】，如图4.4-24所示。

图4.4-24 整体Block的创建

2）Block的初步映射。将Block上的点Vertex映射到相应的几何体线Curve上，根据实际情况映射。选择Blocking标签栏，单击“Associate”，单击“Associate Vertex”，在“Entity”栏选择“Curve”，单击“”，选择待映射的Vertex，单击中键确定，单击“”选择对应的Curve。单击“Snap Project Vertices”，在“Vertex Select”栏选择“All Visible”，其他默认，单击【Apply】，完成情况如图4.4-25所示，映射完成后Block上的点Vertex变成绿色。

3）拉伸Block，拉伸出轮毂上部水体的Block。选择Blocking标签栏，单击“Creat Block”图标，选择“Extrude Face”，“Method”栏下拉列表选择“Interactive”，将需要拉伸的面拉伸，结果如图4.4-26所示。将Block上的点Vertex映射到相应的Curve上，并对点Vertex作相应合适的移动，最后如图4.4-26所示。

4）纵向划分Block。选择Blocking标签栏，单击“Split Block”，在“Block Select”栏中选择“All Visible”，在“Split Method”下拉列表中选择“Screen select”，单击“Edge”栏的沿Z方向划分，如图4.4-27所示。

5）拉伸Block。按照步骤3）进行Block的拉伸，拉伸的Block如图4.4-28所示。

6）拉伸Block。重复上述的拉伸步骤，拉伸的Block如图4.4-29所示。

7）将点进行合并，选择Block标签栏，单击“Merge Vertices”图标，打开对话框，单击“”，在“2 Vertices”栏单击，选择待合并的点，合并完后如图4.4-30所示。且将Edge映射到相应的Curve上，最终完成情况如图4.4-30所示。

图4.4-25 Block2

图4.4-26 Block3

图4.4-27 Block4

图4.4-28 Block5

图4.4-29 Block6

图4.4-30 Block7

8）Block的继续划分。按照步骤4）的方法，大致切出叶片实体的形状。如图4.4-31所示，即右上侧切一刀，左下侧切一刀。

图4.4-31 Block8

9）映射。对8）所划分出的Block的Edge作相应的映射，并将点Vertex移动到合适的位置上，并进一步划分Block，如图4.4-32所示。

10）点的合并。按照步骤7）的方法，对需要合并的Block上的点进行合并，结果如图4.4-33所示。

11）外O-Block的生成。选择Block标签栏，单击“SplitBlock”，选择“Ogrid Block”。单击“Select Block（s）”选择叶片实体所对应的Block，单击“Select Face（s）”选择轮缘面和轮毂面，勾选“Around block”，“Offset”设置为“1”，大小可自定，单击【Apply】。完成情况如图4.4-34所示。