SimLab 流体网格建模工具详解 Part2: Mesh

SimLab的建模功能

SimLab中和流体网格建模相关的功能主要集成在 GeometryMesh两个标签中。在上期文章中,我们详细介绍了Geometry标签中的内容,本期文章我们将分享继续分享 Mesh 标签的内容,一起来看看吧。

Mesh 标签

标签下的工具生成网格,编辑网格,检查网格质量。按照功能类型分为2D Mesh / 3D Mesh / Verify / Modify 这四组。

Mesh Control 网格控制

Mesh control工具用于控制全局/局部网格的加密,控制优先级为:Edge >Face >Body。

网格设置信息可以Export为XML模板, 下次操作Import节省时间。

空间加密区域

Cubic空间加密

Cylinder空间加密,并将面切割

Proximity Mesh Control 接近加密

(此功能只支持CAD数据)

当相邻两个Body很靠近或夹角很小的时候,为了捕捉间隙,会在彼此靠近的区域网格自动加密,例如永磁电机的转子和定子之间。

Volume Layer Mesh Control 体网格层数控制

对于较薄的固体,或狭窄的流道,用户可以指定生成几层体网格或每层体网格的厚度。

发动机水套10mm四面体,厚度方向只有一层体网格

指定Number of tet layers=3

Symmetry Mesh控制对称面网格

保证对称面/边上的网格节点一一对应。

Face based symmetry mesh control

Face based symmetry mesh control

Preserve Entities 保持特征

可以对Face/Edge设置保持特征,防止网格划分或Remesh的时候,特征丢失。

Boundary Layer 边界层网格控制

控制边界层BL的第一层高度,层数,增长率,增长方式,体网格尺寸等参数。

Imprint BL on adjacent faces 对边界上面网格的影响

2D Mesh 面网格生成

和 HyperMesh 不同,SimLab 对导入的CAD无须清理表面特征线。Surface mesh工具会根据设置的网格尺寸范围和特征角等参数自动划分面网格。

每次划分网格,左侧模型树会创建一个新的目录,部件名称自动继承。

当模型包含多个Body,可以在Preferences→Mesh →General中设置多线程加速网格划分。

将CAD数据一键离散为STL三角形表面,通常用于网格包面之前将CAD转为STL, 也可以用于LBM求解器的STL前处理。

Deviation factor和angle用于控制STL和原来的CAD的贴体程度。

包面工具用于快速生成Water Tight面网格。支持自定义局部加密,支持外包面(如发动机装配体)和内包面(如乘员舱)。

包面之前需要先将CAD用Facets工具转为三角形面网格,且保证模型是处于大致封闭的状态 (管路的进出口封闭,没有大面积的破损),可以容忍小的间隙和穿透。

Create components包面完成后保持原来的body名称和数量,否则会合并成一个body。

Create feature lines 在包面过程中会加密特征线,网格数量会显著增加。

External Wrapper,保留模型外部特征,忽略内部特征

Internal Wrapper,在需要提取的内腔设置Free node, 忽略外部特征

Loose Wrap用于表面缺陷较多的模型,或对特征保留要求不是很严格的模型。包面网格质量较好,无须清理。

Tight Wrap 用于对特征保留要求较高的模型,建议在包面之前先清理几何,将无关重要的小特征,如螺纹,细长杆件/管路,Logo等删除。重要特征用Mesh Control加密,Wrapper会尽量贴合这些小特征,在包面完成后可能还需要一些网格清理和编辑的工作。

原始STL

8mm包面

Mesh control局部2mm加密

CAD 锥体切割

CAD Box切割

面网格平面切割

CAD平面切割

Modify 网格编辑

对单个网格或节点进行编辑,通常用于手动局部修补模型。

Create / Delete用于创建/删除参考网格点,例如定位圆心或创建流体域内的材料参考点。

Move工具用于移动/对齐网格节点。

Equivalence工具用于合并相邻网格节点,用户要注意设置容差,如果过大会破坏网格。

对网格的边或节点编辑

手动补面网格

网格边的Swap

网格边的Collapse

查找/删除重叠的面网格

Verify 网格检查

面网格完成后,在填充3D Mesh之前,必须通过Verify的4项检查Edge /Intersection /Folds /Quality。需要满足:无自由边,形成封闭腔;部件之间无穿透;三角形最小内角>10°。

Edge检查自由边,模型是否封闭

Intersection检查重叠交叉网格,一般选择问题网格单元直接删除

有时候面网格封闭性没问题,面网格质量也不差,但是填充体网格总是有问题。这有可能是面网格上有些类似口袋的特征Crack,或尖锐的凸起Wedge。

Folds工具通过在表面上搜索特征角来定位和清理这类特征。

检查面单元和体单元的质量。检查标准包括:长宽比Aspect Ratio,三角形最小内角Interior Angle Minimum, 雅可比Jacobian Ratio,四面体的质量Tet Collapse,等等。

不满足Limit Value的单元数量会统计在Failure Count中,用户可以点击Display查看这些单元在哪些位置,也可以点击Cleanup自动清理。

需要注意的是 Cleanup 有可能会破坏面特征,因此在光顺网格质量之前可以用Mesh Controls → Preserve Entities来约束重要特征。

在面网格模型内外各创建一个参考点,在泄露探测工具中输入Hole Size, 大于这个尺寸的缝隙会被定位,并以Line的方式显示。

对于电机,散热片,风扇流道这类模型,如果采用周期性边界建模,需要验证局部是否满足周期性的约束。Axisymmetric用于旋转对称,Periodic/Linear用于平移对称。

3D Mesh 填充体网格

Tet用于填充全四面体网格

在主窗口或左侧模型树列表中选择待填充的面网格Body,设置网格参数,点击Apply。

CFD用于填充带边界层的体网格

第一方法:从Bodies上生成边界层BL+四面体网格。模型必须有流体域Body。

第二种方法:从faces上生成边界层BL+四面体网格。

Faces: 选择的面必须是形成封闭腔。

Identify fluid volume by node: 参考点必须在流体区域内;Ignore BL:不需要生成边界层的面。


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