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优化后:流体域几何模型处理和网格划分技术

【摘要】:图5.2-3 叶轮1/5流道1)处理物理模型。右键单击A2后单击命令导入轴流泵叶片几何体模型,如图5.2-3所示,为了方便对几何体进行结构化网格划分,这里仅仅取叶轮1/5流道,鉴于导叶网格划分方法与叶轮相同且操作更加简单,而进口段以及出口段网格划分简单,这里仅仅介绍叶轮的网格划分时需要注意的要点。2)修补几何体。图5.2-8 创建周期节点4)块的划分。图5.2-10 生成六面体网格图5.2-11 删除周期面网格图5.2-12 旋转复制网格图5.2-13 叶轮全流道网格

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图5.2-3 叶轮1/5流道

1)处理物理模型。右键单击A2后单击【import Geometry】命令导入轴流泵叶片几何体模型,如图5.2-3所示,为了方便对几何体进行结构化网格划分,这里仅仅取叶轮1/5流道,鉴于导叶网格划分方法与叶轮相同且操作更加简单,而进口段以及出口段网格划分简单,这里仅仅介绍叶轮的网格划分时需要注意的要点。

2)修补几何体。双击B2【Model】,启动ICEM CFD,进入ICEM CFD工作界面。打开界面左边工具栏【Geometry】下拉菜单,【Surface】命令左边框打钩,右键单击【Surface】,勾选【Solid】和【Transparent】命令。通过【978-7-111-52131-0-Chapter05-13.jpg】命令修补几何体,如若几何体为封闭的几何体,则几何线条全部为红线,如若有黄线出现,则应对几何体进行相应的修补,如图5.2-4所示。

3)建立周期面。这里为了方便拓扑结构的建立,我们将几何模型切割出1/5,实际上我们需要计算全流场,将来网格需要建立全流场网格模型,所以这里我们需要建立周期面,方便后续周期网格的建立。本书至此,相信读者已经对ICEM CFD这一网格划分工具有了一定的了解,下面为了突出这一章节的重点“流固耦合”,对于ICEM CFD网格划分的具体操作将做相应的简化。

通过点命令创建叶轮进水边圆弧的圆心,作为基准点,如图5.2-5所示。此时注意要勾选界面左边工具栏中【Geometry】下拉菜单中【Points】左边的方框,在工作界面中显示模型中的所有点。

单击图5.2-6中的“Global Mesh Setup978-7-111-52131-0-Chapter05-14.jpg”图标,设置周期基准点及基准轴,如图5.2-6所示。

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图5.2-4 修补几何体

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图5.2-5 创建旋转周期基准点

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图5.2-6 定义周期

根据以上章节的步骤,对轴流泵叶片各个面建立相应的Part,所不同的是,这里要对周期面分别建立单独的Part,然后建立拓扑,生成三维块,并且首先关联其中一个周期面上的四个端点,如图5.2-7所示。

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图5.2-7 关联一侧周期面

单击【Blocking】下拉菜单中的“Edit Block978-7-111-52131-0-Chapter05-19.jpg”,然后单击“Periodic Vertices978-7-111-52131-0-Chapter05-20.jpg”,建立对应的周期点,完成另一个周期面上四个端点的关联,如图5.2-8所示。

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图5.2-8 创建周期节点

4)块的划分。对于复杂几何的结构化网格的划分是一个极其费时费力的过程,其中的关键便是拓扑结构的划分(见图5.2-9),由于篇幅的限制,这里仅仅给出块的划分方法,具体操作需要读者自己去操作。

5)生成六面体。待完成所有关联,预网格质量满足要求之后,单击【File】→【Mesh】→【Load fromblocking】,生成六面体网格,如图5.2-10所示。

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图5.2-9 拓扑结构

6)删除周期面网格。在【Edit Mesh】标签栏下,单击“Delete Elements978-7-111-52131-0-Chapter05-23.jpg按钮,然后按照图5.2-11中顺序依次进行直到删除周期面网格。

7)生成全流道网格。这时,多余的周期面的网格已经删除,接下来便是旋转复制网格,生成叶轮全流场网格,打开【Edit Mesh】标签栏,单击“Transform Mesh978-7-111-52131-0-Chapter05-24.jpg”按钮,具体设置如图5.2-12所示。最后叶轮全流场结构网格生成图如图5.2-13所示。

至此,叶轮的全流场结构化网格已全部生成。导叶的网格生成方法与此相似,这里不再赘述,而进口段出口段的结构化网格划分比较简单,这里也不再详细介绍。

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图5.2-10 生成六面体网格

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图5.2-11 删除周期面网格

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图5.2-12 旋转复制网格

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图5.2-13 叶轮全流道网格