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ICEM CFD实例之一:子弹外流场

(2011-02-20 15:37:03)
标签:

网格

剖分

子弹

进行

顶点

分类: 网格生成技巧

本例几何文件来自仿真论坛。子弹模型位于长方体形计算域内。创建其全Hex网格。几何如图16-1所示。图16-2为子弹的实体图,子弹由一半球及一个有凹陷的圆柱组合而成。由于子弹底部的圆柱凹陷,导致网格划分的复杂性。

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图16-1 几何文件                        图16-2 子弹实体

本例的分块方式很多,自底向上及自顶向下的块生成方式均可使用。其中自顶向下的方式中,分块方式也有多种,本例只讲述其中的一种最符合计算要求的分块方式。

Step 1:导入几何文件

利用File->Import Geometry->CATIA V4,选择几何文件ex16_1.model,在弹出文件导入选项中采用默认设置,导入几何文件,并进行拓扑构建。打开树形显示菜单中的面显示,选择显示方式为Solid及transparent。图形显示窗口中几何显示如图16-1所示。

Step 2:构建初始O型块

进入Blocking标签页中的初始化块创建按钮,选择块类型为3D Bounding Box,其它为默认设置。选择计算域沿X方向的两个Face构建O型块,如图16-3所示

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图16-3 初始O型块                          图16-4 切割块

Step 3:切割块

根据子弹外形,对块进行切割。利用块切割 ,切割方式采用指定点切割。最终切割结果如图16-4所示。

Step 4:索引显示

为避免不相关的块对操作的影响,可以利用索引显示的功能。在树形菜单的Blocking项上点击右键,选择Index Control。在弹出的对话框中如图16-5设置。关闭树形菜单中的计算域长方体面的显示。最终图形窗口显示如图16-6所示。

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图16-5 索引控制                                  图16-6 图形窗口显示

 

Step 5:O型剖分

选择图16-6所示的Face及block,进行O型剖分。设置索引控制对话框中的O3为1-2,剖分后的图形如图16-7所示。

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图16-7 O型剖分后的块

Step 6:关联对齐

在同16-6所示的块与几何间进行edge关联对齐。其中子弹头部半球采用面关联。在子弹尾部的edge关联中,可以采用线到面映射的方式创建辅助线。关联后的块如图16-8所示。

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图16-8 关联后的块

Step 7:移动顶点

为调整块的质量,需要对一些顶点位置进行移动。采用Blocking标签页下顶点移动命令按钮 ,在弹出的数据对象窗口中选择设置位置命令按钮 。将子弹尾部X方向的块内部O块的顶点与子弹内部O型块顶点保持YZ坐标一致。移动顶点后的块如图16-9所示。

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图16-9 顶点移动后的块

Step 8:删除多余的块

流体计算中,固体子弹部分是不需要的。因此需要将与子弹实体关联的块删除掉。利用Blocking中删除块命令按钮 ,选择需要删除的块,最终的块如图16-10所示。

注意子弹尾部存在凹坑,因此删除块的时候,与凹坑关联的块应当保留。如图16-11所示,黑色块是被删除的块,绿色块应当保留。

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图16-10 最终的内部块                                     图16-11 尾部块删除

Step 9:O型剖分

由于尾部几何为圆形,因此还需进行一次O型剖分。选择图16-12所示的face及block,进行O型切割。设置索引控制中的O3为1-3,剖分后的块如图16-13所示。点击索引控制对话框中的reset按钮,最终的块如图16-14所示。

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图16-12 O型剖分                                 图16-13 O型剖分后的块

Step 10:预览网格

设置最大网格尺寸为0.5,更新块并预览网格。设置edge参数,构造边界层网格。同时利用edge参数设置网格尺寸,子弹表面网格如图6-15所示。

Step 11:scan plane显示

为方便网格观察,在树形菜单的pre-mesh项点击右键,选择Scan Planes,在弹出的对话框中选择#1及#2,最终网格如图6-16所示。

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图6-14 最终块                                     图6-15 子弹表面网格 

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                  图6-16 最终网格

 

 

此时,可以点击树形菜单Part中的W5LOC1前的选项,查看完整网格。

Step 12:总结及扩展

本例具有一定的典型性,在外流场网格划分中经常会采用相类似的分块策略。灵活运用O型网格剖分是本例成功的关键。在一些外流场网格划分过程中,经常利用O型网格,主要思路是利用O型网格产生边界层网格的便利性,同时O型网格与边界层扩展方向也是相一致的。

当然,本例的分块方式不止这一种,可以尝试采用自底向上块生成策略,利用块的旋转、面的拉伸、3D块的顶点产生等方式生成需要的块。

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