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导叶网格划分的优化设计

2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】：由于此处导叶体叶片数与肋板数不一致，画结构化网格时，周期网格不好划分，故将导叶分成上下两部分。）1.导叶水体上部dy-up结构化网格划分1）打开ICEM CFD软件。图4.4-39 Block的初始划分10）按步骤7）的过程，将V_1，V_2映射到C_1上，如图4.4-40所示，就是将导叶叶片实体的Block勾勒出来，以完成接下来的步骤。图4.4-43 Block的划分14）按步骤8）的方法，将Block的Vertices移到合适的位置。（为视图清晰，图4.4-4

由于此处导叶体叶片数与肋板数不一致，画结构化网格时，周期网格不好划分，故将导叶分成上下两部分。（当然这只是其中一种画法，只为求方便而已。）

1.导叶水体上部dy-up结构化网格划分

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“978-7-111-52131-0-Chapter04-375.jpg”图标，打开混流泵进口弯管水体“dy-up.tin”文件，导入导叶水体上部部件。

2）右键单击模型树Model→Geometry→surface，选择Solid和Transparent，则将导叶水体上部实体透明化。

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 Selection978-7-111-52131-0-Chapter04-376.jpg”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-377.jpg”选择导叶上部水体的进口面，如图4.4-36所示，单击中键确定。

978-7-111-52131-0-Chapter04-378.jpg

图4.4-36 创建Part

4）采用步骤3）的方法，创建其余的Parts。出口：OUT；壁面：WALL；轮毂侧面：LUNGU；轮毂上围面：LUNGU_TOP；导叶叶片工作面：YP_GZM；导叶叶片背面：YP_BM；导叶叶片进口圆角：YJ_IN；导叶叶片出口圆角：YJ_OUT；壁面：WALL。（名称可自定。）

5）创建点。选择Geometry标签栏中的“Create Point978-7-111-52131-0-Chapter04-379.jpg”，创建画网格时所需要的点。（自己根据实际情况而定。）

6）创建整体Block。在标签栏中选择Blocking，单击“Create Block978-7-111-52131-0-Chapter04-380.jpg”图标，如图4.4-37所示，定义“Part”名为“FLUID”，单击978-7-111-52131-0-Chapter04-381.jpg，在“Type”下拉列表中选择“3D Bounding Box”，单击【Apply】，生成整体的三维Block，如图4.4-37所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-382.jpg

图4.4-37 整体Block的创建

7）映射Vertex，将Vertex映射到Curve上。选择Blocking标签栏，单击“Associate978-7-111-52131-0-Chapter04-383.jpg”，如图4.4-48所示，单击“Associate Vertex978-7-111-52131-0-Chapter04-384.jpg”，在“Entity”栏选择“Curve”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-385.jpg”，选择待映射的Vertex，单击中键确定，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-386.jpg”选择对应的Curve。单击“Snap Project Vertices978-7-111-52131-0-Chapter04-387.jpg”，在“Vertex Select”栏选择“All Visible”，其他默认，单击【Apply】，完成情况如图4.4-38所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-388.jpg

图4.4-38 Vertex的映射

8）移动Vertex。选择Blocking标签栏，单击“Move Vertex978-7-111-52131-0-Chapter04-389.jpg”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-390.jpg”，“Method”下拉列表中选择“Single”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-391.jpg”选择需要移动的Vertex，移到合适的位置，大致把导叶叶片的形状勾勒出来，单击中键确定。

9）Block的初始划分，勾勒基本的弯管形状。选择Blocking标签栏，单击“Split Block978-7-111-52131-0-Chapter04-392.jpg”，如图4-4-39所示，单击978-7-111-52131-0-Chapter04-393.jpg，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978-7-111-52131-0-Chapter04-394.jpg沿Z方向划分，结果如图4.4-39所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-395.jpg

图4.4-39 Block的初始划分

10）按步骤7）的过程，将V_1，V_2映射到C_1上，如图4.4-40所示，就是将导叶叶片实体的Block勾勒出来，以完成接下来的步骤。

978-7-111-52131-0-Chapter04-396.jpg

图4.4-40 Vertex的映射

11）Block的拉伸。选择Blocking标签栏，单击“Create Block978-7-111-52131-0-Chapter04-397.jpg”，选择“Extrude Face（s）978-7-111-52131-0-Chapter04-398.jpg”，如图4.4-41a所示，“Method”栏下拉列表选择“Interactive”，单击“Select Face（s）”栏的“978-7-111-52131-0-Chapter04-399.jpg”，选择所需要拉伸的面，如图4.4-41b所示，按住中键拉伸，拉伸到一定位置，放开中键即可，拉伸结果如图4.4-41c所示。

12）按步骤7）将所待映射的Vortex映射到相应的Curve上，结果如图4.4-42所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-400.jpg

图4.4-41 Block的拉伸

978-7-111-52131-0-Chapter04-401.jpg

图4.4-42 Vertex到Curve的映射

可通过移动Block的Vertices来改变Block的形状，以得到自己满意的Block，此后不再赘述。

13）Block的继续划分。选择Blocking标签栏，单击“Split Block978-7-111-52131-0-Chapter04-402.jpg”，选择“978-7-111-52131-0-Chapter04-403.jpg”，“Block Select”项选择“All Visible”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-404.jpg”，划分Block如图4.4-43所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-405.jpg

图4.4-43 Block的划分

14）按步骤8）的方法，将Block的Vertices移到合适的位置。

15）Vertex到Point的映射，勾勒出叶片Block的形状。选择Blocking标签栏，单击“Associate978-7-111-52131-0-Chapter04-406.jpg”，单击“Associate Vertex978-7-111-52131-0-Chapter04-407.jpg”，在“Entity”栏选择“Point”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-408.jpg”选择待映射的V_1，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-409.jpg”选择对应的P_1，如图4.4-44所示，单击中键确定。采用相同的方法将叶片上其他待映射的Vertex移动至各自对应的Point。结果如图4.4-44所示。

16）创建映射关系，创建Edge到Curve的映射关系。选择Blocking标签栏，单击“Associate978-7-111-52131-0-Chapter04-410.jpg”，选择“Associate Edgeto Curve978-7-111-52131-0-Chapter04-411.jpg”，勾选“Project vertices”，单击“Edge（s）”栏的“978-7-111-52131-0-Chapter04-412.jpg”选择待映射的Edge，单击“Curve”栏的“978-7-111-52131-0-Chapter04-413.jpg”选择相应的Curve，单击中键确定。（映射完成的会以绿色曲线显示。）

17）修复问题，为了使叶片Block的Edge更好地与几何模型贴合。选择Blocking标签栏，单击“Edit Edge978-7-111-52131-0-Chapter04-414.jpg”，选择“Split Edge978-7-111-52131-0-Chapter04-415.jpg”，在“Split Type”中的“Method”的下拉列表中选择“Spline”，单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-416.jpg”选择如图4.4-45a所示的E_1，并按住左键调整至合理的位置。采用同样的方法调整E_2，E_3，E_4，调整结果如图4.4-45b所示。（为视图清晰，图4.4-45a只显示了Block的Edge，几何模型被隐藏。）

18）创建外部O-Block。单击Blocking标签栏，单击“Split Block978-7-111-52131-0-Chapter04-417.jpg”，如图4.4-46a所示，单击“Ogrid Block978-7-111-52131-0-Chapter04-418.jpg”，单击“Select Block（s）”栏的978-7-111-52131-0-Chapter04-419.jpg选择导叶叶片形状的Block，单击“Select Block（s）”栏的978-7-111-52131-0-Chapter04-420.jpg选择导叶叶片的轮毂接触面和轮缘面，勾选“Around block（s）”，单击【Apply】确定，创建结果如图4.4-46b所示。

19）按步骤13）的方法，接着进行Block的划分，划分结果如图4.4-47所示。（很多时候，Block的继续划分是要视情况而定的，有时为了质量更高，所以需要继续划分Block，有时是为了形成周期性网格的对称点，所以Block的再划分可自定，此处仅作一个参考。）

978-7-111-52131-0-Chapter04-421.jpg

图4.4-44 移动Vertex的结果

20）删除多余的Block，将叶片实体Block删除，因为此处本来就是无Block的。单击Blocking标签栏，单击“Delete Block978-7-111-52131-0-Chapter04-422.jpg”，在弹出的对话框中单击“978-7-111-52131-0-Chapter04-423.jpg”，选择图4.4-46中O-Block内部的Block删除。

21）根据步骤16）的过程，将待映射的Edge映射到相应的Curve，例如前面划分出来的O-Block内部的Block的Edge。（因为前面Block的再次划分，使得Edge与Curve不对应，故要再次进行映射。）

22）按步骤8）的方法，将Vertex移动到合适的位置上，以调整Block的形状，使得更加贴合几何模型，最终的Block如图4.4-48所示。（其实，Vertex的移动也要视实际情况而定，有时移动完全要靠经验而来。）

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图4.4-45 调整Edge形状

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图4.4-46 创建外O-Block

23）删除Block重合的Face。单击Blocking标签栏，单击“Disassociate from Geometry978-7-111-52131-0-Chapter04-426.jpg”，单击“Faces”栏的“978-7-111-52131-0-Chapter04-427.jpg”，选择周期旋转时会相重合的Face，如图4.4-49所示，单击【Apply】，删除重合的Face。

24）设置全局网格尺寸。单击Mesh标签栏，单击“Global Mesh Setup978-7-111-52131-0-Chapter04-428.jpg”，选择“Global Mesh Size978-7-111-52131-0-Chapter04-429.jpg”，“Scalefactor”栏设置为“1”，“Maxelement”栏设置为“3”，如图4.4-50所示，单击【Apply】，完成全部网格尺寸的设置。

978-7-111-52131-0-Chapter04-430.jpg

图4.4-47 Block的划分

978-7-111-52131-0-Chapter04-431.jpg

图4.4-48 移动Vertex结果

25）保存当前的块文件。在菜单栏中，选择【File】→【Blocking】→【Save Blocking As】或单击工具栏的“978-7-111-52131-0-Chapter04-432.jpg”，保存当前的块文件为dy_up.blk。

26）生成网格。勾选模型树Model→Blocking→Pre-mesh，弹出如图4.4-51所示的对话框，单击【Yes】按钮确定，生成网格如图4.4-52所示。

978-7-111-52131-0-Chapter04-433.jpg

图4.4-49 重合Face的删除

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图4.4-50 全局网格尺寸的设置

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图4.4-51 生成网格

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图4.4-52 网格分布

27）检查网格质量。选择Blocking标签栏，单击“Pre-Mesh Quality Histograms978-7-111-52131-0-Chapter04-437.jpg”，“Criterion”栏下拉列表分别选择“Determinant 2×2×2”和“Angle”，其他默认，单击【Apply】，网格质量如图4.4-53和图4.4-54所示，所有网格的Determinant 2×2×2值大于0.4，所有网格Angle值大于18°，可以认为网格质量满足要求。（若网格质量不好，可按前面调整Block节点的方法来改善网格质量或者通过调节Edge的节点，或是用其他方法，此处不再赘述。）

978-7-111-52131-0-Chapter04-438.jpg

图4.4-53 以Angle为判标准的网格质量

978-7-111-52131-0-Chapter04-439.jpg

图4.4-54 网格质量

28）生成周期性网格。根据周期性网格的知识，生成完整网格如图4.4-55所示。（此处当作读者已对周期性网格的知识有一定的了解，谨记阵列前需把结构化网格转化成非结构的，然后阵列网格，无需阵列Block。）

978-7-111-52131-0-Chapter04-440.jpg

图4.4-55 周期性网格的生成

29）检查生成的周期性网格是否存在问题。选择EditMesh标签栏，单击“Check Mesh978-7-111-52131-0-Chapter04-441.jpg”，按实际情况检查，此处采取默认，单击【Apply】，未出现问题提醒时，则说明周期性网格正常，是可用的。

2.导叶水体下部dy-down结构化网格划分

划分过程可参见4.1节导叶水体上部dy_up结构化网格的划分过程。最终Block的划分如图4.4-56所示，生成的周期性网格如图4.4-57所示。过程不再重述。

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图4.4-56 Block的划分

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图4.4-57 周期性网格的生成

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