最近一直有人留言說介紹ICEM CFD,今天就來掰一掰這軟件。

ICEM CFD目前是作為ANSYS CFD的網格核心工具,其擔負著為ANSYS Fluent及ANSYS CFX輸出網格的任務,雖然說近年來ANSYS在力推Mesh模塊和Fluent Meshing,其核心地位有所下降(看近幾年的新版本功能更新可見端倪),然而在近期其仍然是ANSYS CFD的主要網格工具。后續我們再提Fluent Meshing,今天的主角是ICEM CFD。

ICEM CFD并不是ANSYS的親兒子,是從別家買回來的。市面上還有一款做曲面造型的軟件叫ICEM Surf,據說是ICEM CFD的兄弟,如今被達索買走了。小公司的軟件就是這樣,總逃不脫被收購的命運。ICEM CFD被ANSYS收購之后受到優待,軟件界面經過不斷修改,而且不斷的與ANSYS核心產品進行融合,如今已經被集成到ANSYS Workbench中。(ICEM CFD除了作為Workbench的模塊之外,還可以獨立運行,由此也可以看出這軟件在ANSYS中的地位了)。

ICEM CFD的功能非常齊全:

• 幾何處理。ICEM CFD具備一定的幾何建模功能,雖然操作方便性上無法和專業CAD軟件相比,然而功能還算完善,絕大多數復雜幾何均可創建。除此之外,ICEM CFD支持絕大多數主流CAD軟件的文件格式及通用文件格式,在幾何導入方面毫無壓力。ICEM CFD還具備較好的幾何修改功能,能夠應付絕大多數的破損幾何修復。

• 網格生成。ICEM CFD除了提供常規的自動非結構網格外,還提供了分塊六面體功能。在非結構網格生成方面,其支持除多面體網格外的所有網格形式。而其分塊六面體功能,則采用獨特的虛擬塊映射方式生成貼體六面體網格,支持自頂向下及自底向上兩種塊構建方式,在實際網格劃分中非常靈活。

• 網格輸出。ICEM CFD支持市面上所能見到的絕大多數CAE求解器所接受的網格,同時其還能輸出一些通用網格格式。

多說無益,以一個簡單的案例來描述ICEM CFD的網格生成功能。由于其自動非結構網格過于簡單,本次重點描述其分塊六面體功能。后續會有專題專門詳細講。

采用前面的Pointwise案例所用的幾何文件。

ICEM CFD可以從開始菜單中啟動,也可以從Workbench中啟動。

• 啟動ICEM CFD后,選擇菜單File → Import Model,打開文件選擇對話框

• 設置對話框的文件類型過濾器為IGES

• 選擇文件TransitionDuct.igs

• 點擊打開按鈕選擇文件

• 在左下角面板中點擊Apply按鈕加載文件

按如下操作顯示幾何面。

導入的是一個曲面。雖然ICEM CFD的分塊六面體功能并不要求幾何必須是三維實體,然而本案例導入的幾何模型缺少了必要的線條。同時為了后續網格劃分方便,還需要添加一些輔助幾何。

• 選擇Geometry標簽頁,選擇按鈕Repair Geometry

• 點擊左下角按鈕Apply

處理完畢后的幾何如下圖所示。

可以看到幾何上的邊線有不同的顏色。這里暫時不管它。

• 按下圖所示先創建兩條中線

• 按下圖所示創建幾個標志點,方便后續塊的關聯

這幾個點位置差不多就行,不需要特別精確。

• 將缺失的幾何面補齊

在ICEM CFD中,邊界命名是通過創建Part來實現的。按下圖所示創建Part。

這里采用自頂向下構建塊。其實也可以采用自底向上,都差不多。

• 選擇Blocking標簽頁,選擇Create Block按鈕

• 左下角面板中設置Part名稱為Fluid

• 采用默認參數,點擊左下角按鈕Apply創建塊

創建的初始塊如下圖所示。

本案例的塊需要切割。這里采用C型切割。如下圖所示操作。

將多余的塊刪除掉。

在ICEM CFD分塊劃分六面體中,最為重要的一環是進行關聯。這里先進行點關聯,之后進行線關聯。關于關聯的詳細介紹,我們留到后面的專題中去講述。

• 進行點關聯

• 進行線關聯

此時可以指定尺寸,生成網格了。

• 選擇Mesh標簽頁,選擇按鈕Global Mesh Setup

• 設置Max element為0.01

更新網格參數。

• 選擇Blocking標簽頁,點擊Pre-Mesh Params按鈕

• 點擊左下角按鈕Apply

此時可以觀察網格了。

• 選擇激活模型樹節點Blocking > Pre-Mesh,可以觀察生成的網格

生成的網格如下圖所示。

將塊O型切分以提高網格質量。目標是處理下圖中紅圈所示的低質量網格。

• 選擇Blocking標簽頁,點擊按鈕Split Block,按下圖所示進行O型切分

O型切分后網格如下圖所示。

后期還可以優化網格分布、指定邊界層參數等,這里就不演示了。

上面只是預覽網格,并未真正生成網格。

• 選擇菜單File → Mesh → Load From Blocking生成網格

• 選擇Outpu標簽頁,點擊按鈕Select Solver選擇目標求解器

• 點擊按鈕Write input輸出網格

本案例結束。

本案例只是簡單的描述了ICEM CFD分塊六面體劃分思路。更多的關于ICEM CFD的內容,后面開專題詳細講述。