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1、介 绍,提纲,简介 ICEM CFD 产品功能 ICEM CFD环境 网格划分概念 网格编辑器示例 ICEM CFD应用 Cart3D简介,ICEM CFD就是一个高度智能化的工程数值计算CFD软件包，其强大的网格划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求：边界层网格自动加密、流场变化大的区域网格局部加密、网格自适应（可用于激波捕捉、分离流模拟等）、高质量的六面体网格（可提高计算速度和精度）、复杂外形空间的四、六面体混合网格,ICEM CFD的网格生成工具可集成在CAD的核心中。因此CAD软件中的参数化几何造型工具可与ICEM CFD中的网格生成、后处理以及网格优化等模块直接联接，大大缩短了生成
2、网格的时间。,ICEM CFD智能化的处理方法使CAD与CAE分析的集成发生了彻底变革。边界条件和网格尺寸可在CAD环境中设定。在对设计进行修正时，此类信息可保留下来，这样参数化建模就变得十分简单,ICEM CFD 产品功能,几何模型工具 网格生成 专用模块 后处理 网格优化与自适应,ICEM CFD通过几何模型工具得到要划分网格的几何模型。有三种方式： 标准接口 ICEM CFD中有专用的CAD工具ICEM DDN，既可建立几何模型，又能处理多种格式的几何模型，如：IGES, DXF, VDAFS, SET, Pro-STEP以及点数据等等。 直接CAD接口 ICEM CFD 直接CAD接口
3、是作为CAD系统的插件，在用户的CAD系统中运行。用户可在自己的CAD系统中进行ICEM CFD的网格划分操作，如：用户可在CAD中选择面、线并分配网格大小属性等等，网格设定以及ICEM CFD的相关定义可储存在CAD的原始数据库中，这样用户在对几何模型进行修改时也不会丢失相关的ICEM CFD设定信息。 非结构表面数据输入 ICEM CFD的Upput工具可以从其它程序，如：ANSYS划分的表面网格中提取出点和线的信息，然后根据这些点和线来进行网格划分。,几何模型工具,网格生成,非结构化网格,结构化网格,网格生成模块,多块结构 HEXA P-CUBE MULCAD,四面体+棱柱 ICEM T
4、ETRA ICEM PRISM,Cartesian ICEM GLOBAL,表面网格 ICEM QUAD,自动六面体 AUTOHEXA ICEPak,六面体 ICEM HEXA,非结构,结构,9,IC3M：内燃机汽缸内流动分网工具 Aeroblock：汽车风洞自动分网工具 ICEM CFD Comak：生成参数化几何模型 Duct_modeler：进排气管道网格自动生成模块 Passenger Cabin：客舱通风参数化模块 UH3D：汽车发动机冷却分析专业模块 Register：空调出风口流动分析（格栅运动）模块 Cart3D: 空气动力学分析专业模块 Optimesh：网格优化（自适应网格
5、）,专用模块,ICEM CFD Visual3 用于稳态、瞬态，结构化、非结构化、混合网格计算结果的后处理； 丰富的可视化工具使结果显示更直观、更生动； 主要功能有：等值线、矢量、网格、扭曲、流线、切面、等值面、XY 图、函数计算、实验数据比较、注释、动画等等； ICEM CFD Visual3为CAD几何模型、ICEM CFD计算网格以及流场计算结果提供了集成环境。,后处理,ICEM CFD Visual3 后处理,独特的自适应网格自动划分模块。可对非结构化四面体网格或四面体与棱柱体网格的混合网格进行网格自适应调整，可用于激波的捕捉和分离流位置的确定。,网格优化与自适应,ICEM CFD环境
6、,处理步骤,几何图形的定义 模型的设定 网格的生成 网格编辑（光滑，等） 翻译为分析代码,几何图形定义,创建几何图形 在CAD系统中：如Pro/E，UG，CATIA，Solidworks 在DDN中 对于简单的几何图形可以用ICEM CFD图形用户界面快速创建 读入几何图形 IGES，VDA等读入到DDN（或者你自己的CAD系统） triangulated surfaces (STL, mesh) into ICEM CFD GUI 可以提取曲面、曲线和点 整理几何图形 洞，缝隙,模型的设定,将实体分配到几何图形数据库：点、曲线、表面 成组的实体分配到族中 分配网格尺寸 全局的 在个别实体上
7、定义体 材料点,处理平台： ICEM CFD GUI 直接CAD界面 结果：Tetin文件,Tetin File,ICEM自己的几何图形文件 包含了几何图形和网格参数 由下面几种程序写入： ICEM CFD图形用户界面 直接CAD界面 DDN网格器界面 输入到Tetra，Hexa，Global和AutoHexa模块中,网格生成和编辑,区域文件由网格模块输出 ICEM格式网格 从网格模块输出 在ICEM CFD图形用户界面中提高网格质量 光滑 手工编辑,处理过程综述,文件结构,ICEM CFD图形用户界面,ICEM CFD图形用户界面 或者网格编辑器（Med） 在桌面进入，或者在命令行键入ice
8、mcfd 中心图形用户界面管理了从几何图形读入到翻译为解算器输入的全过程,ICEM CFD在线帮助,所有的文档都是在线的 如果需要的话，用户可以从浏览器中打印相关章节,鼠标的使用,动态模式（点击和拖放） 左键：旋转 中键：平移 右键：缩放（上下移动）/ 2-D旋转（向一旁拖拉） 选择模式（点击） 左键：选择（点击并拖拉实现框选） 中键：完成操作 右键取消选择 可以改变鼠标的捆绑方式 File Options Mouse bindings 在使用选择模式时，按F9捆绑到动态模式，再按一次，返回到选择模式。,选择模式热键,在选择模式时，如果鼠标在视图窗口，点击： ?-l在消息窗口中列出所有热键功能
9、 a- 所有实体 v- 可见实体 b-空白的实体 x-退出操作 m- 捆绑选择模式(entirely/partially within) p- 多边形选择 l- flood fill f - 在某一族中 c- with a color,网格划分概念,网格划分概念,单元类型 网格类型,单元类型,网格生成的过程就是用节点连成的单元填充区域的过程 零维：节点 一维：线段 二维：三角形和四边形 三维：四面体，六面体，棱柱，金字塔,为什么使用四面体单元？,优点： 可以自动生成 适用于复杂外形 在解的基础上适应网格 缺点： 填充体积效率不高 每一个节点属于更多的单元 各向同性细化（对于边界层来说不是很好）
10、 与六面体网格相比一般质量较差（内角）,为什么使用六面体单元？,优点: 填充体积效率较高 platelike elements mimic physics in boundary layers 与四面体网格相比，质量一般较好 缺点 对于复杂几何图形需要做很多工作 对于适应和移动解不是很合适,混合单元网格,棱柱层 为四面体网格提高边界层的分辨力 六面体和四面体区域由金字塔层连接,网格类型非结构,对于所有类型的网格，解点位置由物理坐标确定 (X, Y, Z), (R, theta, Z)等等. 非结构性 节点不是按顺序保存 常用的单元是四面体 分析代码通过结点数来查找节点,网格类型结构,结构性 六
11、面体单元规则的排列 节点根据下标来查找：x(i,j), y(i,j) 网格块被扭曲来适应几何图形（体适应）,网格类型多块结构,多块 hex elements are locally structured into grid blocks 由许多网格块填充的体 提高了几何图形的灵活性 提高网格质量 所有类型都可以写为非结构的,网格编辑器示例,球、立方体例子,开始ICEM CFD,在开始菜单，桌面图标或者（在工作目录的）命令行进入主程序 选择已有工程或者新建工程 在已有的tetin文件中选择 从已有的区域文件中选择,ICEM CFD图形用户界面（网格编辑器 ）,主菜单 GUI控制 显示控制 显示区
12、域 消息窗口,ICEM CFD GUI,主菜单 文件 几何图形 网格 编辑网格 输出,处理过程,一般说来，处理过程是在主菜单中从左至右进行的,文件菜单,文件和工程管理 几何图形的输入和输出 环境的设定 Misc. utilities and tools,几何图形菜单,使用DDN工具 CAD修复 表面，曲线，点等的处理 创建，删除，修改，网格参数，改变族,网格菜单,进入网格模块,编辑网格菜单,功能太多暂不列出,输出菜单,选择解算器,显示的控制窗口,通过族和实体类型控制几何图形与网格的显示 每一实体类型有很多选项 框架 实体 网格尺寸指示器 其它,GUI控制,帮助 开始默认浏览器 视角 方向 Pr
13、int Shell Opens shell in project directory,定义族,在示例中，所有的实体都在Geom族中 使用菜单Surface Change family来创建新的族 Curves, Points were left in Geom 使用显示窗口控制可见性,创建材料点,通过在需要画网格的体内定义材料点来定义体 最简单的办法是使用菜单：Material Create Screen midpoint,模型网格参数,菜单：Geometry Mesh Params Model 同样不依赖于实体类型 参考尺寸 和几何图形单位相同 最大尺寸 是参考尺寸的倍数 最大单元尺寸=最大
14、尺寸乘以参考尺寸 其它选项将在后面的课程中介绍,实体网格参数,对于曲面，曲线等。 通过族：Mesh Params Family 通过实体：Mesh Params Surface (or Curve, etc.) 在显示面板中，选择Options Tetra sizes来显示,保存Tetin文件,完成下面任务： 定义族 创建一个材料点 分配模型和所需的实体网格参数 然后选择Save或者Tetin File Save 现在已经准备好去划分网格了,ICEM CFD应用,ICEM CFD应用,纵向应用（针对具体工程问题的应用） ICEM CFD AERO_BLOCK:汽车外部空气动力学快速网格划分模块
15、 RAMM_ICE：圆柱内流建模工具 UH3D：automotive front-end cooling analysis,纵向应用,ICEM CFD AERO_BLOCK,纵向应用,RAMM-ICE 内燃机的快速自动生成网格模块 与计算流体力学（STAR-CD）合作发展的模块,RAMM-ICE的例子,Cart3D简介,NASA Ames Research Center 从1995年开始开发了专门用于飞行器的亚、跨、超音速气动力设计和分析的Cart3D软件。2000年6月， NASA 批准了Cart3D 软件的商业化计划，并通过 ANSYS / ICEM CFD 在全球进行独家销售和技术支持。,Cart3D软件已在NASA内部得到大量推广和普及，成功应用于许多实际航空航天项目的空气动力学计算和分析。它的最大特点是专业性强、使用方便、计算速度快、精度高、能自动生成复杂组合体网格并自动完成计算过程、计算结果可靠。,CART3D 几何接口,Cart3D计算功能,CART3D 主要应用,