进出口延长段结构化网格划分方法探究

进出口延长段结构化网格划分与蜗壳非结构化网格划分方法相同，下面仅以进口延长段的结构化网格划分方法为例，出口延长段的划分方法与其类似。

图3-129 创建Part选项

1）打开ICEM，创建工作目录。

2）新建文件分别为INLET.prj。

3）导入stp格式的几何文件。

4）保留进口延长段（出口延长段）几何体。

5）自动创建几何拓扑。

6）创建体，体命名为in_water（out_water）。

7）创建Part，即定义边界面、交界面以及壁面。右键单击【Parts】，再选择【Create Part】命令，如图3-129所示。

对于进口延长段需定义进口边界、进口延长段与叶轮的交界面以及进口延长段的壁面。定义进口part，命名为inlet，单击，选中进口面，单击【apply】按钮，创建过程及结果分别如图3-130和图3-131所示。

图3-130 创建进口边界过程

图3-131 创建进口边界结果

采用同样的方式定义进口延长段与叶轮的交界面和进口延长段的壁面，分别命名为jkyc_imp和wall_jkyc，壁面结果如图3-132所示。

图3-132 创建壁面结果

8）创建网格拓扑结构，如图3-133所示，单击【Blocking】标签，选择【Create Block】并单击，在左侧选项栏里，单击【Initialize Blocks】，然后选择下方的【Select geometry】，在弹出的菜单栏中单击【Select all appropriate objects】，单击【Apply】按钮，程序生成进口延长段的网格拓扑结构。

图3-133 创建网格拓扑结构

9）创建“O”型网格：对于圆管结构，“O”型网格可以提高网格质量，并有利于生成边界层。设置“O”型网格的生成方法，如图3-134所示。单击【Blocking】标签，选择【Split Block】，在左侧选项栏里，单击【Ogrid Block】，然后选择下方的【Select Blocks】，并单击其后的按钮，在右侧窗口中单击绿色的Block，单击鼠标中键或左侧窗口的【Apply】按钮；接着选择【Select Face（s）】，并单击其后，在右侧窗口中选中jkyc_imp和inlet两个表面，选中后的状态为蓝色，如图3-134所示；默认“O”型网格的Offset值为1（可以根据实际需要进行适当调整），单击【Apply】按钮，程序生成进口延长段的“O”型网格拓扑结构，如图3-135所示。

图3-134 创建“O”型网格过程

图3-135 “O”型网格

10）关联拓扑结构：这一步是将拓扑结构与进口延长段的边线进行关联；拓扑关联方法，如图3-136所示。单击【Blocking】标签，选择【Associate】，在左侧选项栏里，单击【Associ-ate Edge to Curve】，然后选择下方的【Edges】并单击，在右侧窗口中选中拓扑的边，如图3-136红色的拓扑边线，然后单击鼠标中键或左侧选项卡中的【Apply】按钮；接着选择【Curves】并单击其后的按钮，在右侧窗口中选中inlet表面的边界线，单击【Apply】按钮，程序将inlet表面的边界与拓扑边界线进行关联。同样，对jkyc_imp表面的边界进行关联。

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图3-136 拓扑边界关联

11）拓扑适应结构：由于拓扑结构并没有与结构曲面完全贴合，为了后续操作的方便，这一步进行拓扑适应结构操作，操作步骤如图3-137所示。单击【Blocking】标签，选择【Associate】，在左侧选项栏里，单击【Snap Project Vertices】，然后单击【Apply】按钮，拓扑自动适应到结构上去，如图3-137所示。

12）赋予网格尺寸：首先设定网格的全局尺寸，如图3-138所示。单击【Mesh】标签，选择【Global Mesh Setup】，在左侧选项栏里，在【Max element】选项栏里输入4，单击【Apply】按钮，完成全局网格尺寸赋值。接下来将设定的网格尺寸赋给，拓扑结构，如图3-139所示。单击【Blocking】标签，然后单击【Pre-Mesh Params】，在左下侧的选项栏中选择【Update Sizes】，然后单击【Apply】按钮，程序将网格参数赋给，拓扑结构。

图3-137 拓扑适应结构

图3-138 全局网格赋值

图3-139 网格值赋给拓扑结构

13）生成网格：勾选左上侧窗口中的【Pre-Mesh】，如图3-140所示，生成结构网格。

图3-140 生成结构网格

14）生成边界层网格：方法如图3-141所示，单击【Blocking】标签，选择【Pre-Mesh Params】，在左下侧选项栏里，选择【Edge Params】，在选项【Edge】后单击，在右侧的窗口中选中“O”型拓扑结构的边界层，如图3-141中红色拓扑线所示；在选项【Mesh law】中选择【Exponential1】，并在下面选项【Spacing 1】的输入栏中输入0.2；然后勾选下方的【Copy Parameters】，最后单击【Apply】按钮，程序完成边界层网格的赋值。这里输入的0.2，是指第一层网格节点到壁面的距离为0.2mm（有了这个距离和雷诺数可以求出CFD计算所需要的Y+值）。勾选左上侧选项栏中的【Pre-Mesh】，可以看到生成的边界层网格，如图3-142所示。注意，对于叶片泵这类旋转机械而言，如果要准确模拟其内部流动情况，需要生成边界层网格。

图3-141 生成边界层网格过程

15）查看网格质量：如图3-143所示，单击【Blocking】标签，选择【Pre-Mesh Quality Histograms】，在左下侧选项栏里，在【Criterion】里选择Determinant 2×2×2，在【Max-Y height】中输入20，单击【Apply】按钮，可以查看结构网格质量。

图3-142 边界层网格

图3-143 查看结构网格质量

16）保存网格：右键单击左上侧窗口中【Model】→【Blocking】→【Pre-Mesh】，选择【Convert to Unstruct Mesh】命令，如图3-144所示。单击【File】→【Mesh】→【Save Mesh】，保存当前的网格文件。

图3-144 网格转换

17）导出计算网格文件：不同的求解器需要不同的输出格式，图3-145为CFX求解器所需的网格文件格式。单击【Output】标签，选择【Select Solver】，弹出左下侧的选项栏，在选项【Output Solver】中选中ANSYS CFX；然后单击【Output】→【Write input】，弹出如图所示的对话框，修改导出计算网格文件的名称，单击【Done】按钮，导出CFX计算所需的cfx5网格文件。

图3-145 导出计算网格文件