有限元分析时在对模型进行网格划分之前需要选定单元,由于是对整个叶轮进行计算,为了在保证一定精度的前提下,节省计算资源,提高计算效率,本文选择了只有8个节点的SOLID45单元,如图所示。该单元为八节点六面体的三维实体结构单元,每个单元由8个节点组成,每个节点有3个自由度,即在节点坐标系内的x,y,z方向的平动自由度,该单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变的特性,属于线性单元。
一般来说,网格划分有2种方式:自由网格划分和映射网格划分。在对实体模型进行网格划分之前,甚至在建立模型之前,就应当考虑采用自由网格还是映射网格进行划分。
自由网格对单元形状没有限制,并且没有特定的准则。主要用于划分边界形状不规则的区域,它所生成的网格相互之间是呈不规则排列的,它的缺点是分析精度不如映射网格高。与之相比,映射网格对单元形状有限制,而且必须满足特定的准则。映射面网格只能包含四边形或三角形单元,映射体网格只能包含六面体单元。映射网格具有规则的形状,明显成排的单元,分析精度也比较高。
由于该叶轮形状比较复杂,同时为了在保证分析精度的前提下,又尽可能的降低网格和节点的数量,提高分析效率,节省计算资源,采用了自由网格和映射网格相结合的方式对叶轮进行了网格划分。首先通过软件分割体的功能对叶轮进行了分块处理,将叶片、轮盘和轮盖的部分分离出来。然后对分离出来的体进行粘合,让不同的体在连接处共享一个面,以此来控制不同体之间的网格连接。对分离出来的叶片、轮盘和轮盖的部分进行映射网格划分,得到映射网格划分的结果如图所示。
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