CAE分析大系:ANSYS CFD疑难问题实例详解
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【案例1】几何修复

本例几何来自ICEM CFD实例文档。对于一般的几何体来讲,导入ICEM CFD通常不会存在问题。但是对于特别复杂的几何,导入后可能会存在面破碎、渗透等情况,此时需要利用ICEM CFD中的几何修复功能对几何缺陷进行修复。

Step 1:启动ICEM

启动ICEM CFD,设置工作路径。

Step 2:导入几何体

本例的几何为tin文件,因此可以直接使用菜单【File】>【Geometry】>【Open Geometry…】,在弹出的文件选择对话框中选择几何文件ex2-1.tin。

几何文件打开后,从图形窗口中观察几何模型,可以看到几何中存在的缺陷:面缺失、存在多余的面、存在渗透的面等。

Step 3:几何拓扑构建

单击Geometry标签页下的功能按钮Repair Geometry45469-00-43-3.jpg,然后在功能面板中单击Build Diagnostic Topology功能按钮45469-00-43-4.jpg,采用默认参数,单击Apply按钮确认操作,软件会自动对几何体进行修复处理,并用不同颜色区分问题几何。

提示:

进行几何拓扑构建后,图形窗口中的曲线颜色会发生改变。对于三维几何,一般包含以下几种颜色。

红色:表示两个面的交线(通常为正常几何)。

黄色:面的边界线(通常意味着几何面的缺失)。

蓝色:多个面的交线(需要仔细检查,可能存在重叠的面,也可能是正常几何)。

绿色:自由边(不影响网格划分,一般可直接删除)。

图2-45所示为拓扑构建后的几何。构建后的几何中如果存在很多的黄色线条,检查后可以判断为面的缺失,需要进行修补。

图2-45 拓扑构建后的几何

Step 4:修补缺失的端面

从大缺陷往小缺陷修补,先修补端面。端面几何如图2-46所示。

图2-46 端面几何

修补策略:可先用边界线构建整个端面,然后用两个圆来切割构建的表面,之后删除多余的两个圆面。

● 单击Geometry标签页下的Create/Modify Surface功能按钮45469-00-44-5.jpg

● 在功能区单击Simple Surface功能按钮45469-00-44-6.jpg,将参数Method设置为From Curves。

● 在图形中选择端面上的边界线,单击Apply按钮确认面的创建。

端面创建后如图2-47所示。下一步要用curve对创建的端面进行切割。

图2-47 端面创建后

● 单击功能区中的Segment/Trim Surface功能按钮45469-00-44-7.jpg

● Method选择默认的By Curve。

● 图形窗口中选择上面创建的面,单击鼠标中健确认选择,再点选图形中的圆,再次单击鼠标中键确认选择即对面进行了切割。重复操作,选取另一个圆进行切割。

切割完毕后,圆的颜色在操作时会变为蓝色,如图2-48所示。

图2-48 利用圆切割平面

下一步删除多余的两个圆面。

● 单击Geometry标签页下的Delete Surface功能按钮45469-00-44-8.jpg,在图形窗口中选择两个圆面,单击鼠标中键确认选择即可删除两个圆面。

删除后线条颜色自动变为红色。若没有变为红色,可以再次运行拓扑构建命令。完成的端面如图2-49所示。

图2-49 完成的端面

Step 5:修补细小的特征面

检查其他黄色线条存在的区域。图2-50所示的区域可以看出该处缺陷的原因在于特征面的缺失,可以直接通过创建面来修复。

● 单击Geometry标签页下的Create/Modify surface功能按钮45469-00-44-9.jpg

● 在功能区单击Simple Surface功能按钮45469-00-45-5.jpg,将参数Method设置为From Curves。

● 在图形上选择图2-50中所示的3条黄色边界线,单击Apply按钮确认面的创建。修补完成的几何如图2-51所示。

图2-50 缺失特征面

图2-51 修补完成的几何

按同样的方式修补其他的缺失面。

Step 6:移除孔洞

移除图2-52所示的4个孔洞。

图2-52 移除孔洞

● 单击Geometry标签页下的Repair Geometry功能按钮45469-00-45-6.jpg

● 单击功能面板中的Remove Hole按钮45469-00-45-7.jpg

● 选择图形窗口中的4个圆,单击Apply按钮移除孔洞。

移除孔洞后的几何如图2-53所示。

图2-53 移除孔洞后的几何

Step 7:删除多余的面

几何中还存在多余的面,如图2-54所示。对于多余的面,可通过Geometry标签页下的Delete Surface按钮,直接在图形窗口中选取需要删除的面,单击鼠标中键确认即可。面删除后可能会遗留一些绿色的线条,通过构建拓扑可去除。

Step 8:匹配边

几何模型中还存在一些接近重合的边,需要采用边匹配进行处理,如图2-55所示。

图2-54 多余的面

图2-55 需要进行匹配的位置

提示:

对于这类非常接近的边,虽然可以通过边匹配的方式进行修补,但实际工程应用中往往是通过增大拓扑构建操作中的容差来自动进行修补的。本例只是为了演示边匹配操作。

匹配边的操作步骤如下。

● 单击Geometry标签页下的Repair Geometry功能按钮45469-00-46-5.jpg

● 在功能面板中单击Stitch/Match Edges按钮45469-00-46-6.jpg

● 在参数设置面板中,设置Method为User Select,设置Max gap distance为0.3。

● 在图形显示窗口中,选择图2-56所示的两条重合的边(放大显示)。

图2-56 重合的边

● 将输入法切换到英文输入模式,按键盘上的A键,之后再按Y键。

可以看到几何边被合并,且颜色变为红色。用相同的方式合并其他的重合边。