第1章流體計算網格基礎001

1.1計算域模型/  001

1.1.1內流計算域 /  002

1.1.2外流計算域 /  002

1.1.3混合計算域 /  002

1.2計算域生成方法  /  003

1.2.1直接建模 /  003

1.2.2幾何抽取 /  003

1.3計算域簡化  /  003

1.4多區域計算模型  /  004

1.4.1Interface /  004

1.4.2Interior /  005

1.5流體網格基礎概念  /  005

1.5.1網格術語 /  005

1.5.2網格形狀 /  006

1.5.3結構網格與非結構網格 /  006

1.6網格的度量  /  007

1.6.1網格數量 /  007

1.6.2網格質量 /  007



第2章SpaceClaim前處理009

2.1SpaceClaim操作界面  /  009

2.1.1SCDM模塊啟動 /  009

2.1.2Units設置 /  009

2.1.3操作界面 /  010

2.1.4SCDM鼠標手勢 /  012

2.1.5SCDM快捷鍵 /  013

2.2SpaceClaim幾何操作流程  /  014

2.2.1外部幾何模型導入 /  014

2.2.2幾何對像的選擇 /  014

2.2.3圖形窗口操作 /  014

2.3圖形操作模式  /  016

2.4草圖創建  /  016

2.4.1草繪平面操作 /  016

2.4.2草圖繪制 /  017

2.4.3尺寸 /  021

2.4.4草繪微型工具欄 /  023

2.5拉動工具  /  024

2.5.1創建和編輯實體 /  024

2.5.2偏置或拉伸表面 /  025

2.5.3延伸或拉伸曲面邊 /  026

2.5.4邊圓角化 /  027

2.5.5邊倒角 /  029

2.5.6拉伸邊 /  029

2.5.7旋轉邊 /  029

2.5.8旋轉表面 /  030

2.5.9旋轉邊 /  031

2.5.10旋轉螺旋 /  032

2.5.11掃掠表面 /  032

2.5.12表面撥模 /  033

2.5.13縮放 /  034

2.6編輯  /  034

2.6.1移動 /  034

2.6.2在二維模式中移動 /  035

2.6.3創建陣列 /  036

2.6.4分解裝配體 /  038

2.6.5填充 /  038

2.6.6替換 /  040

2.7相交  /  041

2.7.1組合 /  041

2.7.2分割 /  042

2.7.3分割實體 /  043

2.7.4分割曲面 /  043

2.7.5從實體中去除材料 /  044

2.7.6拆分實體 /  044

2.7.7分割表面 /  045

2.7.8投影到實體 /  046

2.8幾何面修補  /  047

2.8.1拼接（Stitch）工具 /  047

2.8.2間距（Gaps）工具 /  048

2.8.3缺失的面（Miss Face）工具 /  048

2.8.4合並表面（Merge Faces）工具 /  049

2.9流體計算域創建  /  050

2.9.1體積抽取 /  050

2.9.2外殼（Enclosure）工具 /  050

2.10共享拓撲  /  051

2.11幾何模型導出  /  052

2.11.1導出至ANSYS Mesh /  052

2.11.2導出至Fluent Meshing /  053

2.12【案例】01：幾何建模  /  053

2.13【案例】02：外流場計算域創建  /  057

2.14【案例】03：內流場計算域創建  /  060



第3章ANSYS Mesh應用062

3.1ANSYS Mesh軟件  /  062

3.1.1ANSYS Mesh啟動 /  062

3.1.2ANSYS Mesh界面 /  063

3.1.3網格生成流程 /  063

3.2網格質量評價  /  065

3.2.1Element Quality /  066

3.2.2Aspect Ratio /  067

3.2.3Parallel Deviation /  068

3.2.4Maximum Corner Angle /  068

3.2.5Skewness /  068

3.2.6Orthogonal Quality /  069

3.3全局網格控制  /  069

3.3.1Display /  069

3.3.2Defaults /  070

3.3.3Sizing /  073

3.3.4Quality /  075

3.3.5Inflation /  076

3.3.6Assembly Meshing /  079

3.3.7Advanced /  081

3.4局部網格控制  /  081

3.4.1Method /  082

3.4.2Sizing /  089

3.4.3Face Meshing /  091

3.4.4Match Control /  094

3.4.5Pinch /  095

3.4.6Inflation方法 /  096

3.5【案例】01：T形管的掃掠網格劃分  /  097

3.5.1案例介紹 /  097

3.5.2啟動Meshing /  098

3.5.3幾何 /  098

3.5.4進入Mesh /  099

3.5.5設置默認網格 /  099

3.5.6創建邊界命名 /  100

3.5.7創建邊界層 /  101

3.5.8Mesh質量查看 /  102

3.6【案例】02：網格方法比較  /  102

3.6.1創建工程 /  102

3.6.2設置單位 /  103

3.6.3創建邊界命名 /  103

3.6.4設置全局網格參數 /  103

3.6.5創建Inflation /  104

3.6.6生成網格 /  105

3.6.7Tet Patch Independent /  105

3.6.8MultiZone /  105

3.6.9CutCell /  107

3.7【案例】03：掃掠網格  /  108

3.7.1幾何模型 /  108

3.7.2切分幾何 /  109

3.7.3劃分網格 /  111

3.7.4添加邊界層 /  112

3.8【案例】04：全局參數  /  113

3.8.1開啟工程 /  113

3.8.2設置單位 /  113

3.8.3創建邊界命名 /  113

3.8.4設置全局參數I /  115

3.8.5預覽網格 /  116

3.8.6Curvature /  116

3.8.7修改參數 /  117

3.8.8Inflation /  118

3.9【案例】05：局部參數  /  118

3.9.1參數優先級 /  118

3.9.2案例描述 /  119

3.9.3網格劃分 /  119

3.10【案例】06：攪拌器網格劃分  /  127

3.10.1創建工程 /  127

3.10.2設置全局參數 /  128

3.10.3生成網格 /  128

3.10.4模型分析 /  129

3.10.5拆分幾何 /  130

3.10.6指定局部尺寸 /  131

3.10.7生成網格 /  132



第4章ICEM CFD網格生成134

4.1 ICEM CFD基本介紹  /  134

4.1.1ICEM CFD主要特點 /  134

4.1.2ICEM CFD中的文件類型 /  135

4.1.3ICEM CFD操作界面 /  135

4.1.4ICEM CFD操作鍵 /  141

4.1.5ICEM CFD的啟動 /  141

4.2ICEM CFD網格劃分基本流程  /  142

4.3ICEM CFD自由網格生成  /  143

4.3.1全局網格參數設置 /  144

4.3.2Part網格設置 /  151

4.3.3面網格參數設置 /  154

4.3.4線網格參數設置 /  154

4.3.5密度盒 /  154

4.3.6網格生成 /  156

4.4Block網格生成  /  156

4.4.1Block基本概念 /  156

4.4.2Block的層次結構 /  157

4.4.3初始塊的創建 /  157

4.4.4塊的關聯操作 /  160

4.4.5自頂向下構建塊 /  164

4.4.6常規切分 /  164

4.4.7O形切分 /  165

4.4.8Y形切分 /  174

4.5自底向上構建塊  /  177

4.5.1From Vertices/Faces /  177

4.5.2Extrude Faces /  179

4.5.3由2D塊形成3D塊 /  180

4.5.4【實例4-1】彈簧網格劃分 /  181

4.6常見分塊策略  /  183

4.7塊變換操作  /  189

4.7.1塊平移 /  189

4.7.2塊旋轉 /  189

4.7.3塊鏡像 /  190

4.7.4塊縮放 /  190

4.7.5周期塊復制 /  190

4.7.6【實例4-2】塊平移操作 /  190

4.7.7【實例4-3】塊旋轉操作 /  194

4.8【實例4-4】分叉管網格劃分  /  201

4.9【實例4-5】外流場邊界層網格  /  204

4.10【實例4-6】排煙風道網格劃分  /  207

4.11【實例4-7】分支管非結構網格劃分  /  212

4.12【實例4-8】活塞閥裝配體網格劃分  /  215



第5章Fluent Meshing應用219

5.1Fluent基本介紹  /  219

5.1.1導入網格基本工作流程 /  219

5.1.2單個CAD文件導入流程 /  220

5.1.3多個CAD文件同時導入 /  220

5.1.4使用Fluent Meshing /  220

5.2Fluent Meshing的軟件特點  /  221

5.2.1Fluent Meshing中應用的一些技術 /  221

5.2.2Fluent Meshing支持的一些網格類型 /  222

5.2.3網格劃分靈活性 /  224

5.3模型導入  /  224

5.3.1讀入模型 /  224

5.3.2CAD中處理幾何 /  225

5.3.3利用ANSYS Meshing導出面網格 /  226

5.3.4導入CAD幾何 /  226

5.4尺寸控制  /  228

5.4.1尺寸功能類型 /  229

5.4.2指定Size Function及Scoped Sizing /  235

5.5面網格重構  /  236

5.5.1利用Size Function重構全局網格 /  237

5.5.2圖形中選擇進行局部重構 /  238

5.5.3圖形中選擇面域進行局部重構 /  239

5.5.4通過GUI面板進行面域重構 /  240

5.5.5重構所有的模型 /  240

5.5.6Join/Intersect處理 /  240

5.6面網格修補  /  244

5.6.1自由面網格 /  244

5.6.2多重邊 /  244

5.6.3修復面網格問題 /  246

5.6.4對像診斷 /  246

5.6.5常用的面網格診斷工具 /  246

5.6.6網格質量診斷 /  249

5.6.7快捷鍵 /  251

5.7【案例】01：基本流程  /  252

5.7.1導入網格 /  252

5.7.2創建面網格 /  254

5.7.3網格修補 /  255

5.7.4創建體網格 /  256

5.7.5查看剖面網格 /  257

5.7.6準備計算網格 /  257

5.8【案例】02：汽車排氣歧管  /  260

5.8.1啟動Fluent Meshing /  260

5.8.2導入幾何 /  260

5.8.3顯示幾何 /  261

5.8.4分割幾何面 /  261

5.8.5指定網格尺寸 /  263

5.8.6面域重劃分 /  265

5.8.7重新導入幾何 /  265

5.8.8創建進出口面 /  267

5.8.9檢測網格 /  268

5.8.10創建材料點 /  269

5.8.11生成計算域 /  270

5.8.12生成體網格 /  271

5.8.13提高網格質量 /  273

5.8.14查看網格剖面 /  274

5.9【案例】03：面網格重構  /  275

5.9.1導入幾何模型 /  277

5.9.2釋放特征並顯示 /  277

5.9.3合並幾何 /  278

5.9.4設置尺寸 /  279

5.10【案例】04：連接管網格劃分  /  282

5.10.1幾何準備 /  282

5.10.2創建網格尺寸 /  283

5.10.3重構網格 /  285

5.10.4封閉入口 /  285

5.10.5合並Object /  285

5.10.6連接體 /  285

5.10.7創建計算域 /  287

5.10.8重劃分進出口網格 /  287

5.10.9抽取流體域 /  288

5.10.10生成體網格 /  288

在CFD應用過程中，網格的好壞直接影響了求解計算收斂性以及計算精度，而在仿真計算流程中，網格處理工作消耗了大部分的人工處理時間。網格生成工作除生成網格外，還包括幾何模型的導入清理、網格尺寸參數的細微調整、低質量網格的編輯處理等。

ANSYS CFD軟件族包含前處理模塊（ICEM CFD、Mesh以及Fluent Meshing）、求解器（ANSYS Fluent及ANSYS CFX）以及後處理模塊（CFD-POST），這些模塊相互合作，為工程中的CFD仿真工作提供了極大的便利。對於前處理來說，ICEM CFD除了提供常規的自動非結構網格生成功能外，還提供了獨特的Block六面體網格生成方式，特別適用於CFD網格生成；Mesh模塊的操作簡單，功能齊全，在吸收了眾多網格生成算法之後，該模塊功能日益強大；Fluent Meshing的前身是著名的非結構生成軟件Tgrid，早期作為Fluent軟件的御用網格生成器，其功能之強大有目共睹。

本書以ANSYS CFD繫列軟件為媒介，描述了利用ANSYS繫列軟件從幾何建模到網格劃分的完整流程。

（1）本書內容

本書共分5章，第1章從流體計算域及計算網格入手，介紹了場景的流體計算域形式、網格類型及網格質量度量指標；第2章以SCDM模塊為目標，詳細描述了SCDM的建模及幾何清理方法；第3章描述了ANSYS Mesh模塊網格劃分思路及常用的網格生成方法；第4章描述ANSYS ICEM CFD的兩種網格生成思路；第5章主要描述Fluent Meshing網格生成思路及基本流程。本書章節之間聯繫較少，讀者可以根據自身需要進行選擇。

（2）本書面向的讀者

CFD工程應用人員。對於工程人員，本書可作為工具書，通過本書的學習，可以提高從業人員的CFD模型前處理能力，提高軟件應用效率。

對CFD感興趣的初學者。對於初學者，閱讀本書可以理解CFD前處理的一些基本概念及基本流程，這對於CFD的工程應用來講非常重要。

本書中的案例文件可掃描封底二維碼進行下載。



編著者