Fluent Meshing实战发动机燃烧室网格 Part 1-几何修复

Fluent曾经拥有两个网格工具：Gambit和TGrid。Tgrid在ANSYS 14.5版本之后以Fluent Meshing亮相，这与ANSYS Meshing是完全不同的。Fluent Meshing低调得如同扫地僧，甚至在Star CCM+把蜂巢型网格作为大卖点之前，Fluent Meshing早在Tgrid阶段就已经完美实现该技术。Fluent进入ANSYS大家族之前，Tgrid就是个高端网格工具，时隔多年依然高端，以至于ANSYS不得不把它请出山。

现在，我们通过一系列案例教学，来领略Fluent Meshing的霸气侧漏。挑选一个燃烧室的案例（ANSYS官网称为Can Combustor模型），结构比较复杂，适合初学者直接扑向疑难问题。

《Fluent Meshing实战发动机燃烧室网格》系列，包括四部分：

① 几何修复

② 表面网格

③ 蜂巢网格

④ 燃烧模拟

今天介绍Fluent Meshing在复杂几何体修复和几何前处理准备方面的工作。概括起来，Fluent Meshing的主要特点包括：

① 完全嵌入在Fluent界面中

② 能够读入CAD以及复杂的多区域组合网格模型

③ 为使用者提供更多的网格控制方式

④ 能够处理超过十亿的网格

⑤ 包含节点级网格控制

⑥ 能够利用脚本实现批处理

我们测试的软件平台是ANSYS Fluent V18.2，输入文件为

FM_Generic_Combustor.msh.gz

下载链接：http://pan.baidu.com/s/1dEHtZgt 密码：phay

1

导入几何

打开Fluent 18.2，注意选择Meshing Mode。

图1. Fluent Meshing的启动

读入网格文件（几何文件）FM_Generic_Combustor.msh.gz，如图选择所有的几何部件，点击“Draw”后显示燃烧室的部分结构（20°的扇形分区，周期性结构）

图2. 燃烧室几何特性一览

2

几何检测

在修复几何之前，需要先检测缝隙，尖角等结构。为避免误伤物理特征，需要先对燃烧室的喷孔直径进行测量。如图测得喷孔直径大于2mm，这样下一步检测缝隙的时候，可以把上限设为2mm，这样就把喷孔排除在外了。

图3. 燃烧室喷孔直径测量

3

缝隙修复

如图，选中所有几何部件，右键点击“Diagnostics>Geometry”，设置参数后，点击“Mark”，标记出存在缝隙缺陷的部位。

图4. 检测面之间的缝隙

如图5，点击“Next”，找到如图所示的间隙。图6演示了缝合操作的步骤，图7为缝合之后的效果。

图5. 检测到第一个缝隙

 

图6. 缝合缝隙

 

图7. 缝隙缝合之后的效果

继续点“Next”可以找到如图8所示的另一个缝隙，照图示设置，缝合盖缝隙。

 

图8. 缝合第二个缝隙

 

图9. 第二个缝隙缝合后的效果

4

尖角修复

如图10，在检测工具中，选择“Self Face Proximity”,“Mark”后检测到尖角。接下来需要把这个尖角倒圆，以提高该局部网格质量。

采用图11的方法，作一条边线，作为倒圆用的母线。然后按照图12的方法，将这条边线绕x轴旋转20°，刚好等于燃烧室的周期角。

 

图10.尖角（面相切）检测选项

 

图11.给尖角建一条边线

 

图12.将边线旋转20°的设置参数

 

图13.尖角倒圆后的效果

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建对称面

为建立完整的计算域，需要闭合两侧的对称面。如图14，用建立Loop的方式，生成对称面。这里需要注意选择点的时候，要特别细致，确保点位于对称面，而不是在物体内部。用同样的方法建另外一侧的对称面sym-2。

 

图14.对称面sym-1的设置方法

 

图15.建好的sym-1对称面

6

设置网格尺寸

在生成表面网格之前，需要对网格尺寸进行设置。如图16，control-1设置了曲线上的网格尺寸，图17设置了间隙的网格尺寸和数量。

 

图16.Global Scoped Sizing网格尺寸设置

图17.Proximity网格间隙尺寸设置

7

设置流体计算域的材料点

如图18，选择两个部件，作为流体计算域的材料点的辅助几何。孤立显示这两个部件后，按照图19的方法，新建“fluid”材料点，作为后续体网格生成时的对象。

 

图18.选择流体计算域的辅助几何

 

图19.新建“fluid”材料点

8

周期条件设置

由于本算例是整个燃烧室的20/360，即1/18，所以需要设立周期性边界。参照如图20的方法设定6个周期性参照点。

 

图20.周期性边界的设置

 

图21.几何准备完成时的效果

几何准备完毕，如图21所示。存盘为FM_Generic_Combustor_Part1.msh.gz文件，下一步，将生成表面网格。

来源：南京安世亚太公众号，版权归作者所有。