ICEM CFD三维结构网格中两种不同映射方法的区别

吕东莱

【关键词】处理软件 三维结构 映射方法

1 ICEM CFD介绍

ICEMCFD（TheIntegratedComputerEngineeringandManufacturingcodeforComputationalFluidDynamics）是一款优秀的网格划分软件，能够快速有效的帮助用户进行结构网格与非结构网格划分，广泛应用于流场运动分析之中。ICEMCFD也同时具有强大的自动性，通过简单的按键操作就可以创造六面体网格，在满足了操作需求的同时也让操作者更加便利，降低了上手的难度。

2 三维网格划分中两种映射方法

在ICEMCFD里进行结构化网格的生成时，映射是整个流程中无比重要的一步。在三维结构化网格的划分过程中，我们有两种不同的映射方法。一种方法是根据face和surface之间的关系进行映射，在face的映射完成之后，edge与vertex的映射自然完成，而另一种则是根据edge和curve之间的关系进行映射，进而移动vertex。由于这两种方法在理论上都是可行的，本文探索的是两种方法所带来的网格结构与质量差异。

3 ICEM CFD的一般工作流程

ICEMCFD包含有创建一个新的或操作一个已有几何的广泛的工具。用户不需要返回到原始的CAD中即可改变复杂集合或创建一个简单的几何。这些都能够使用CAD（NURBS表面）和三角化表面数据来实现。ICEMCFD的直接CAD接口提供了位于CAD系统中的参数化集合创建工具及ICEMCFD中所具有的计算网格工具、后处理以及网格优化工具间的桥梁。允许用户在当地CAD系统中操作几何。ICEMCFD目前支持的直接CAD接口包括CATIA，I-deas，PRO-E以及Unigraphics。

ICEM CFD的一般工作流程包括以下几个步骤：

1、 打开/创建一个工程;

2、 创建/处理几何;

3、 创建网格;

4、 检查/编辑网格;

5、 生成求解器的导入文件;

6、 结果后处理。

4 ICEM CFD结构化网格划分实例

在进行两种不同的映射划分之前，首先要进行block的划分：

1）打开ICEMCFD选择文件存储路径（changeworkingstir）并打开几何模型，点击opengeometry测试各个part的定义是否正确;

图1 网络分析模型标题

2）点击工具栏里的createblock，定义名字为FLUID，在type一行选择3Dboundingbox;

3）点击工具栏里的splitblock通过选择相对应的block和surface来进行O-block的划分，划分完毕之后用deleteblock删除无用的网格，得到图1所示。

图2 block划分图

4.1Face-surface映射

Face-surface映射相对于edge-curve映射跟为简单，在本例当中，首先选择工具栏中的blocking标签，选择其中的blockingassociations并进入snapprojectvertices项里来进行模型顶点的移动，在snapprojectpoints里选择所有顶点（allvisible）后，点击apply完成映射;

图3 Face-surface映射

4.2Edge-curve映射

Edge-curve映射相對于face-surface映射操作更加复杂。在本例中，1处缺失相对应的edge，而2处缺少相对应的curve。

图4 Edge-curve映射

为了解决以上问题，首先打开工具栏里的blocking，选择splitblock，在blockselect里面选择allvisible并在splitmethod里面选择screenselect.随后选择1处附近合适的位置进行划分，这样成功的弥补了1处没有edge的缺点。

在解决完edge之后，选择geometry当中的createcurve，选择isocurvemethod，在U/Vdirection里选择V，选择模型弯管处的两个surface，并在parameter里先后录入0.25，0.75来生成2处的两个缺失的curve;

在处理完缺失的部分之后，点击blocking里的association，选择里面的editassociation，勾选projectvertices选择图一中表示1，2的四个位置中的一个，对一个位置进行顶点移动，随后将这一操作重复在其余3个位置上。

在完成了前面的操作后，发现图一2处的edge不是完美的正方形，因此在geometry里用createpoint创造特征点并将顶点挪移至特征点处。

5网格生成

在完成两种不同的映射方法之后，在两个模型上分别创建O-blocks，调整不同edge上的节点数并通过改变edge形状来满足face-surface的映射关系。

完成了这些之后，点击pre-mesh生成网格，两种映射方法生成的模型以及网格结构如下图：

图5 Face-surface映射生成网格

图6 Edge-curve映射生成网格

选择pre-mesh quality histograms， 在criterion一行选择determinant2*2*2， 两种方法网格质量图如下

图7 Face-surface映射网络质量图

图8 Edge-curve映射网络质量图

通过观察两种映射方法使用过后的模型结构与网格质量，我们通过柱状图不难发现face-surface映射在网格质量上面不如edge-curve映射。在模型结构上，edgecurve映射的结果也更加自然与完美，但是我们也在进行映射的同时发现，face-surface映射的过程更加简便，而edge-curve映射在拥有了精确性的同时在大规模映射方面将会变得较为复杂，在操作上会消耗掉过量的时间，在大规模使用上性价比反而低于face-surface映射。因此推荐在细节和对整体有着大影响的地方使用edge-curve映射，而在普通区域使用face-surface映射。

6结论

6.1edge-curve映射生成的模型結构好，网格质量更加优秀。

6.2face-surface映射过程更为简便，能够节省时间。

6.3建议在重要部分使用edge-curve映射而在普通区域使用face-surface映射。