1、2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 1西北工业大学西北工业大学介介 绍绍2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 2西北工业大学西北工业大学提纲提纲l简介lICEM CFD 产品功能lICEM CFD环境l网格划分概念l网格编辑器示例lICEM CFD应用lCart3D简介2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 3西北工业大学西北工业大学 ICEM CFD就是一个高度智能化的工程数值计算CFD软件包，其强大的网格划分功能可满足CFD对网格划分的严格要求：边界层网格自动加密、流场变化大的区域网格局部加密、网格自适应（可用于激波捕捉、分离流模拟等）、高质量的六面体网格（可提高计
2、算速度和精度）、复杂外形空间的四、六面体混合网格2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 4西北工业大学西北工业大学 ICEM CFD的网格生成工具可集成在CAD的核心中。因此CAD软件中的参数化几何造型工具可与ICEM CFD中的网格生成、后处理以及网格优化等模块直接联接，大大缩短了生成网格的时间。2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 5西北工业大学西北工业大学 ICEM CFD智能化的处理方法使CAD与CAE分析的集成发生了彻底变革。边界条件和网格尺寸可在CAD环境中设定。在对设计进行修正时，此类信息可保留下来，这样参数化建模就变得十分简单 2022年5月30日星期一ICEMC
3、FD介绍 6西北工业大学西北工业大学ICEM CFD ICEM CFD 产品功能产品功能 l几何模型工具几何模型工具 l网格生成网格生成 l专用模块专用模块 l后处理后处理 l网格优化与自适应网格优化与自适应 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 7西北工业大学西北工业大学 ICEM CFD通过几何模型工具得到要划分网格的几何模型。有三种方式：标准接口 ICEM CFD中有专用的CAD工具ICEM DDN，既可建立几何模型，又能处理多种格式的几何模型，如：IGES, DXF, VDAFS, SET, Pro-STEP以及点数据等等。直接CAD接口 ICEM CFD 直接CAD接口是作为
4、CAD系统的插件，在用户的CAD系统中运行。用户可在自己的CAD系统中进行ICEM CFD的网格划分操作，如：用户可在CAD中选择面、线并分配网格大小属性等等，网格设定以及ICEM CFD的相关定义可储存在CAD的原始数据库中，这样用户在对几何模型进行修改时也不会丢失相关的ICEM CFD设定信息。非结构表面数据输入 ICEM CFD的Upput工具可以从其它程序，如：ANSYS划分的表面网格中提取出点和线的信息，然后根据这些点和线来进行网格划分。 几何模型工具几何模型工具2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 8西北工业大学西北工业大学网格生成网格生成Hexa 六面体P-cube P立
5、方非结构化网格 六面体自动六面体四面体自动笛卡尔网格生成器棱柱体表面网格四、六面体混合结构化网格 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 9西北工业大学西北工业大学网格生成模块网格生成模块多块结构多块结构HEXAP-CUBEMULCAD四面体四面体+棱柱棱柱ICEM TETRAICEM PRISMCartesianICEM GLOBAL表面网格表面网格ICEM QUAD自动六面体自动六面体AUTOHEXAICEPak六面体六面体ICEM HEXA非结构非结构结构结构2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 10西北工业大学西北工业大学IC3M：内燃机汽缸内流动分网工具Aerobloc
6、k：汽车风洞自动分网工具ICEM CFD Comak：生成参数化几何模型Duct_modeler：进排气管道网格自动生成模块Passenger Cabin：客舱通风参数化模块UH3D：汽车发动机冷却分析专业模块Register：空调出风口流动分析（格栅运动）模块Cart3D: 空气动力学分析专业模块Optimesh：网格优化（自适应网格） 专用模块专用模块2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 11西北工业大学西北工业大学ICEM CFD Visual3 用于稳态、瞬态，结构化、非结构化、混合网格计算结果的后处理； 丰富的可视化工具使结果显示更直观、更生动； 主要功能有：等值线、矢量、网
7、格、扭曲、流线、切面、等值面、XY 图、函数计算、实验数据比较、注释、动画等等； ICEM CFD Visual3为CAD几何模型、ICEM CFD计算网格以及流场计算结果提供了集成环境。后处理后处理2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 12西北工业大学西北工业大学lICEM CFD Visual3- 后处理2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 13西北工业大学西北工业大学 独特的自适应网格自动划分模块。可对非结构化四面体网格或四面体与棱柱体网格的混合网格进行网格自适应调整，可用于激波的捕捉和分离流位置的确定。网格优化与自适应网格优化与自适应2022年5月30日星期一ICEMC
8、FD介绍 14西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD环境环境2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 15西北工业大学西北工业大学处理步骤处理步骤l几何图形的定义l模型的设定l网格的生成l网格编辑（光滑，等）l翻译为分析代码2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 16西北工业大学西北工业大学几何图形定义几何图形定义l创建几何图形- 在CAD系统中：如Pro/E，UG，CATIA，Solidworks- 在DDN中- 对于简单的几何图形可以用ICEM CFD图形用户界面快速创建l读入几何图形- IGES，VDA等读入到DDN（或者你自己的CAD系统）- triangu
9、lated surfaces (STL, mesh) into ICEM CFD GUI 可以提取曲面、曲线和点 l整理几何图形- 洞，缝隙2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 17西北工业大学西北工业大学模型的设定模型的设定l将实体分配到几何图形数据库：点、曲线、表面- 成组的实体分配到族中l分配网格尺寸- 全局的- 在个别实体上l定义体- 材料点处理平台：ICEM CFD GUI直接CAD界面结果：Tetin文件2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 18西北工业大学西北工业大学Tetin FileTetin FilelICEM自己的几何图形文件l包含了几何图形和网格参数l由
10、下面几种程序写入：- ICEM CFD图形用户界面- 直接CAD界面- DDN网格器界面l输入到Tetra，Hexa，Global和AutoHexa模块中2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 19西北工业大学西北工业大学网格生成和编辑网格生成和编辑l区域文件由网格模块输出- ICEM格式网格- 从网格模块输出l在ICEM CFD图形用户界面中提高网格质量- 光滑- 手工编辑2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 20西北工业大学西北工业大学处理过程综述处理过程综述2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 21西北工业大学西北工业大学文件结构文件结构2022年5月30日星期一I
11、CEMCFD介绍 22西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD图形用户界面图形用户界面lICEM CFD图形用户界面 或者网格编辑器（Med）- 在桌面进入，或者在命令行键入icemcfd- 中心图形用户界面管理了从几何图形读入到翻译为解算器输入的全过程2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 23西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD在线帮助在线帮助l所有的文档都是在线的l如果需要的话，用户可以从浏览器中打印相关章节2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 24西北工业大学西北工业大学鼠标的使用鼠标的使用l动态模式（点击和拖放）- 左键：旋转- 中键
12、：平移- 右键：缩放（上下移动）/ 2-D旋转（向一旁拖拉）l选择模式（点击）- 左键：选择（点击并拖拉实现框选）- 中键：完成操作- 右键取消选择l可以改变鼠标的捆绑方式- File Options Mouse bindingsl在使用选择模式时，按F9捆绑到动态模式，再按一次，返回到选择模式。 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 25西北工业大学西北工业大学选择模式热键选择模式热键在选择模式时，如果鼠标在视图窗口，点击：? -l在消息窗口中列出所有热键功能a - 所有实体v - 可见实体b -空白的实体x -退出操作m- 捆绑选择模式(entirely/partially wit
13、hin)p - 多边形选择l - flood fillf - 在某一族中c - with a color2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 26西北工业大学西北工业大学网格划分概念网格划分概念2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 27西北工业大学西北工业大学网格划分概念网格划分概念l单元类型l网格类型2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 28西北工业大学西北工业大学单元类型单元类型l网格生成的过程就是用节点连成的单元填充区域的过程- 零维：节点- 一维：线段- 二维：三角形和四边形- 三维：四面体，六面体，棱柱，金字塔2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 29
14、西北工业大学西北工业大学为什么使用四面体单元？为什么使用四面体单元？l优点：- 可以自动生成- 适用于复杂外形- 在解的基础上适应网格l缺点：- 填充体积效率不高 每一个节点属于更多的单元 各向同性细化（对于边界层来说不是很好）- 与六面体网格相比一般质量较差（内角）2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 30西北工业大学西北工业大学为什么使用六面体单元？为什么使用六面体单元？l优点:- 填充体积效率较高- platelike elements mimic physics in boundary layers- 与四面体网格相比，质量一般较好l缺点- 对于复杂几何图形需要做很多工作- 对
15、于适应和移动解不是很合适2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 31西北工业大学西北工业大学混合单元网格混合单元网格l棱柱层- 为四面体网格提高边界层的分辨力l六面体和四面体区域由金字塔层连接2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 32西北工业大学西北工业大学网格类型网格类型非结构非结构l对于所有类型的网格，解点位置由物理坐标确定 (X,Y,Z),(R,theta,Z)等等.l非结构性- 节点不是按顺序保存- 常用的单元是四面体- 分析代码通过结点数来查找节点2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 33西北工业大学西北工业大学网格类型网格类型结构结构l结构性- 六面体单元规则
16、的排列- 节点根据下标来查找：x(i,j),y(i,j)- 网格块被扭曲来适应几何图形（体适应）2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 34西北工业大学西北工业大学网格类型网格类型多块结构多块结构l多块- hex elements are locally structured into grid blocks- 由许多网格块填充的体- 提高了几何图形的灵活性- 提高网格质量l所有类型都可以写为非结构的2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 35西北工业大学西北工业大学网格编辑器示例网格编辑器示例球、立方体例子2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 36西北工业大学西北工业大学
17、开始开始ICEM CFDICEM CFDl在开始菜单，桌面图标或者（在工作目录的）命令行进入主程序l选择已有工程或者新建工程l在已有的tetin文件中选择l从已有的区域文件中选择2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 37西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD图形用户界面（网格编辑器图形用户界面（网格编辑器 ）l主菜单lGUI控制l显示控制l显示区域l消息窗口2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 38西北工业大学西北工业大学ICEM CFD GUIICEM CFD GUIl主菜单-文件-几何图形-网格-编辑网格-输出2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍
18、39西北工业大学西北工业大学处理过程处理过程l一般说来，处理过程是在主菜单中从左至右进行的2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 40西北工业大学西北工业大学文件菜单文件菜单l文件和工程管理l几何图形的输入和输出l环境的设定lMisc. utilities and tools2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 41西北工业大学西北工业大学几何图形菜单几何图形菜单l使用DDN工具lCAD修复l表面，曲线，点等的处理- 创建，删除，修改，网格参数，改变族2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 42西北工业大学西北工业大学网格菜单网格菜单l进入网格模块2022年5月30日星期一
19、ICEMCFD介绍 43西北工业大学西北工业大学编辑网格菜单编辑网格菜单l功能太多暂不列出2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 44西北工业大学西北工业大学输出菜单输出菜单l选择解算器2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 45西北工业大学西北工业大学显示的控制窗口显示的控制窗口l通过族和实体类型控制几何图形与网格的显示l每一实体类型有很多选项- 框架- 实体- 网格尺寸指示器- 其它2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 46西北工业大学西北工业大学GUIGUI控制控制l帮助- 开始默认浏览器l视角l方向lPrintlShell- Opens shell in proje
20、ct directory2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 47西北工业大学西北工业大学定义族定义族l在示例中，所有的实体都在Geom族中l使用菜单Surface Change family来创建新的族lCurves, Points were left in Geoml使用显示窗口控制可见性2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 48西北工业大学西北工业大学创建材料点创建材料点l通过在需要画网格的体内定义材料点来定义体l最简单的办法是使用菜单：Material Create Screen midpoint2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 49西北工业大学西北工业大学
21、模型网格参数模型网格参数l菜单：Geometry Mesh Params Model- 同样不依赖于实体类型l参考尺寸- 和几何图形单位相同l最大尺寸- 是参考尺寸的倍数- 最大单元尺寸=最大尺寸乘以参考尺寸l其它选项将在后面的课程中介绍2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 50西北工业大学西北工业大学实体网格参数实体网格参数l对于曲面，曲线等。- 通过族：Mesh Params Family- 通过实体：Mesh Params Surface (or Curve, etc.)l在显示面板中，选择Options Tetra sizes来显示2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍
22、51西北工业大学西北工业大学保存保存TetinTetin文件文件l完成下面任务：- 定义族- 创建一个材料点- 分配模型和所需的实体网格参数l然后选择Save或者Tetin File Savel现在已经准备好去划分网格了2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 52西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD应用应用 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 53西北工业大学西北工业大学ICEM CFDICEM CFD应用应用l纵向应用（针对具体工程问题的应用）- ICEM CFD AERO_BLOCK:汽车外部空气动力学快速网格划分模块- RAMM_ICE：圆柱内流建模工
23、具- UH3D：automotive front-end cooling analysis2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 54西北工业大学西北工业大学纵向应用纵向应用lICEM CFD AERO_BLOCK2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 55西北工业大学西北工业大学纵向应用纵向应用lRAMM-ICE- 内燃机的快速自动生成网格模块- 与计算流体力学（STAR-CD）合作发展的模块2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 56西北工业大学西北工业大学RAMM-ICERAMM-ICE的例子的例子2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 57西北工业大学西北工业大
24、学Cart3DCart3D简介简介2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 58西北工业大学西北工业大学 NASA Ames Research Center 从1995年开始开发了专门用于飞行器的亚、跨、超音速气动力设计和分析的Cart3D软件。2000年6月， NASA 批准了Cart3D 软件的商业化计划，并通过 ANSYS / ICEM CFD 在全球进行独家销售和技术支持。 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 59西北工业大学西北工业大学 Cart3D软件已在NASA内部得到大量推广和普及，成功应用于许多实际航空航天项目的空气动力学计算和分析。它的最大特点是专业性强、使用
25、方便、计算速度快、精度高、能自动生成复杂组合体网格并自动完成计算过程、计算结果可靠。2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 60西北工业大学西北工业大学CART3D CART3D 几何接口几何接口 直接从直接从CAD软件读入几何外形软件读入几何外形 从标准接口读入几何外形从标准接口读入几何外形 CATIA IGES STLPro/Engineer ICEM SurfaceSDRCI-DEASUnigraphicsSolidWorks 2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 61西北工业大学西北工业大学Cart3DCart3D计算功能计算功能专业后处理功能专业后处理功能-升、阻力、力
26、矩升、阻力、力矩空间自适应非结构迪卡尔网格空间自适应非结构迪卡尔网格各部件的升、阻力、力矩总的升、阻力、力矩对点的力矩和线的力矩（铰链力矩）压力中心位置各区可设置网格加密等级单CPU求解器-Tiger用于单CPU计算机中心差分、有限体积混合二阶和四阶耗散并行计算求解器-flowCart1-64个并行处理器中心差分、有限体积混合二阶和四阶耗散FAS(Full Approximation Storage)多层网格加速收敛技术基于部件的网格生成方法基于部件的网格生成方法多个部件组成整个组合体每个部件由其独立的封闭面围成部件相对位置可任意变化多层组合分区网格生成技术多层组合分区网格生成技术各部件在网格划分前相交检查、避免错误的组合自动生成各区间的边界网格2022年5月30日星期一ICEMCFD介绍 62西北工业大学西北工业大学CART3D CART3D 主要应用主要应用 航空航空 航天航天 民机（翼吊、尾吊发动机）巡航飞行全机气动力飞机增升装置打开时高升力气动力战斗机带外挂物时的相互干扰发动机进排气与机体的相互干扰风洞试验的数值模拟 导弹巡航飞行时的气动力导弹大攻角带滚转飞行时的气动力战斗机与导弹的相互干扰航天飞机巡航飞行时的气动力导弹舵面偏转时的气动
