第一章介紹

ICEMCFD工程

Tutorials目錄中每個工程是一個次級子目錄。每個工程的目錄卜有下列子目錄:import,parts,domains,mesh,和

transfer.他們分別代表：

?import/:要導入到ICEMCFD中的集合模型交換文件，比如igs,STL等;

?parts/:CAD模型

,domains/:非結構六面體網格文件(hex.unsiruct),結構六面體網格分區文件(domain.n),非結構四面體網格文件

(cut_domain.l)

?mesh/:邊界條件文件(family_boco,boco),結構網格的拓撲定義文件(familyjopo,topo_mulcad_ou1),和Tctin幾何

文件(tetinl).

?transfer/:求解器輸入文件(siar.elem),用廣Mom3d.的分析數據

mesh目錄中Tetin文件代表將要劃分網格的幾何體。包含B-spline曲面定義和曲線信息，以及分組定義

Replay文件是六面體網格劃分的分塊的腳本

QWorkingDirectory

Project1Project2...

Domainsimportmeshpartstransfer

鼠標和鍵盤操作

鼠標或健盤操作功能

鼠標左鍵點擊和拖動旋轉模型

鼠標中鍵點擊和拖動平移模型

鼠標右鍵點擊和上下拖動縮放模型

鼠標右鍵點擊和左右拖動繞屏幕Z軸旋轉模型

F9按住F9,然后點擊任意鼠標鍵進行操作的時候進行模型運動

FIO按F10緊急圖象Reset

第二章ICEMCFDMeshEditor界面

TheMeshEditor,創建修改網格的集成環境，包含三個窗口

?TheICEMCFI）主窗口

?顯示窗口

?TheICEMCFD消息窗口

a

?MainmenuriMMey

rI

「JT

?GUIcontrols

?Displaycontrol

?Displayarea

?MessagewinLddooww.

oticmt.

，J

主窗口

主窗口中除了圖形顯示區域,外，還有6個radio按鈕:File,Geometry,Meshing,EditMeshandOutput.

TheFileMenu

GFile「GeuiiiHiy「Mtfbhiny「Edit「Oulpul

Open—?New-JSave-1Saveas?Close?Quit

Delete1Importgeo—IExportgeo-i

ICEMCFD42

MeshEditorOptions1Utilities—iScripting1AnnotationsImportmesh-iDONport

TheFilemenu包含

?Open.Save,Saveas,Close,Quit,Projectdir,Tetinfile,

Domainfile,B.Cfile,Importgeo,Exportgeo,Options,Utilities,

Scripting,Annotations,Importmesh,DDNpart.

TheGeometryMenu

rHie"Geometry「Meshing「EditmeshrOutput

寺DDNtools-iBoundorycond'sRepairUtilities—iMeshporams-irEZ-CAD

6Surface「Curve「Point「Material「Density「Loop

ICEMCFD4.2

MeshEditorCreate1|Delete一Modify?|EntityparamsChangefamilyCopy/move?1

TheGeometrymenu模型修補和編輯，邊界條件的設置，調用ICEMCFDDDN。它包含

?DDNtools,Boundconds.Repair,Utilities.Globalsetup.

模型編輯模式，由一排彩色radiobutions控制

?Surface,Curve,Point,Material,Density,Loop.

它們又分別具有次級菜單

?Create.Delete.Modify,Meshparams.Changefamily,

Copy/move.

TheMeshingMenu

「File「Geometry(*MeshingCEditmesh「Output

Hexa—iTetra-tPrismSurfaceMesh-iAutoHex

Mulcad/Padamm—IP-Cube-Cart3D

ICEMCFD4.2

MeshEditorGlobalsetuptGlobal

Themeshingmenu包含ICEMCFD各種網格劃分模塊。只有用戶擁有樓閣模塊的license,他才可以使用這個模

塊。目前ICEMCFD提供下列模塊：

?Hexa,Tetra.Global,Prism.Quad,AutoHexa.Mulcad/Padamm,

P-Cube

按不同的按鈕會調用不同的模塊。

TheEditMeshMenu

「File「Geometry「MeshingGEditmesh「Output

Copy/moveSmoothRefineCoarsenMergeExtrude

Diognostics1UncoupleBandwidthChangetype1Changefamily-IUtilities—i

ICEMCFD42

MeshEditorEditnodes-iEditelements1Editedges-i—A-1Repair

TheEditMeshmenu包含必要的網格編輯功能，粗化、平滑合并等。具體的操作有:

?Copy/move.Smooth.Refine.Coarsen,Merge.Extrude,

Diagnostics.Uncouple.Bandwidth.Changetype.Change

family.Utilities,Editnodes.Editelements.Editedges.Edit

Blocks,Editsubfaces.Repair

TheOutputMenu

rFileCGeometryCMeshing「Editmesh<?Output

SelectsolverBoundarycondsANSYSparamsANSYSinputRunANSYS

Visual3OptiMeshIC3MY*

ICEMCFD42

MeshEditor

TheOutputmenu針對不同求解器進行邊界條件的設置。此外用戶可以調用Mom3d和Visual3進行網格自適應

和可視化。可使用的功能有：

,Selectsolver.Boundconds.Solverparams,Solverinput.

Runsolver,Visual3,Mom3d.RAMM-ICE

Note:TheICEMCFD后處理模塊Visual,網格優化模塊Mom3d,以及與RAMM-ICE的內燃機網格接口必須

有另外的license

TheUtilitiesCluster

HelpOrient|

ViewShell

Msg+Print

UndoRedo

這些功能都位于主窗口的右上角：

?Help:connectstheusertotheICEMCFDon-linehelp

?Orient:控制顯示坐標

?View:定制顯示屬性

?Undo:操作反悔

,Redo:撤俏反悔

?Print:打印

?Shell:調用一個X-Tenn命令窗口

顯示窗口

Thedisplaywindow,處于屏幕右邊,允許控制按照family,geometricentity,element

typeanduser-definedsubseis來顯示.

Important:Sincesomefunctionsareperformedonlyontheentities

shown,theDisplaywindowisaveryimportantfeaturetousewhen

isolatingtheparticularentitiestobemodified.

Families

Color-codedandcustomizable,displayhyfamily,asdefinedinthe

mesherinterface,isavailableinthiswindow.

Geometry

Whenthisbuttonistoggledon,iheuserhascontroloverthe

displayofgeometricentities.TheOptsbuttonbesideforeach

entitytypeallowscontrolover(hedisplaycharacteristics.

Note:Basedonthedomainfilechosen,thistogglebuttonwill

eitherbelabeled“unstructured"or“structured,“orbeabsent

altogetherifnodomainfileisspecified.

?StructuredorUnstructured:Asidefromdisplayofthemesh

basedonelementtype,forevengreaterpower,ICEMCFD

allowstheusertocreatecustomsubsets;thecarefuldisplayof

whichallowsagreatdealofcontrolinthemeshoperations.

?DisplaySubset:Thistogglebuttonallowsyoutodefinesubset

ofyourmodelbasedonasetofnumerousattributes,including

elementtype,screenselection,coordinateposition,etc.

第三章ICEMCFDTetra四面體網格劃分器

自動對CAD模型或者STL模型生成內面體網格，無需先生成表面網格

這是Tetra生成的楂拄和四面體混合網格,包含55萬四面

體網格和12層33萬棱拄網格

介紹

Tetra采用8又樹算法來對體積進行囚面體填充并生成表面網格。用戶必須事先規定一些關鍵的點和曲線。Tetra

具有強大的網格平滑算法，以及局部適應性加密和粗化算法。

對于復雜模型，ICEMCFDTetra具有如下優點：

?塞夫叉樹算法的網格生成

?快速模型set-up

?網格與表面拓撲獨立

?無需表面的三角形劃分

?可以直接從CAD模型和STL數據進行網格生成

?對CADsurfacesand/orSTLRepresentation定義網格尺寸

?控制體積內部的網格尺寸

?四面體的節點和曲線與事先的規定匹配

?采用Nah”?出size畢獨的決定幾何特征上的四面體網格尺寸

?體積網格和表面網格的平滑、節點合并和邊交換

?四面體網格能夠合并到混合網格中，并實施平滑操作

?單獨區域的粗化

?Enforcementofmeshperiodicity,bothrotationalandtranslational

?表面網格編輯和診斷工具

?局部細化和粗化

?為多種材料提供一個統一的網格

?快速算法：，50()

ICEMCFDTetra的輸入

ICEMCFDTetra的輸入方法有：

?SetsofB-SplinecurvesandtrimmedB-5phnesurfaceswith

prescribedpoints

?Triangularsurfacemeshesasgeometrydefinition

B-Spline曲線和曲面當B-spline曲線和曲面輸入后，采用線段和三角形對曲面和曲線進

行近似，并在預先規定的點上設置頂點。

B-Spline曲線允許Tetra處理表面上的間斷。如果在表面的邊

界上沒有定義曲線，Tetra劃分的三角形會自由的越過間斷。

而預先規定的點會使得它認出曲線上尖銳的拐彎。Tetra'I'

有工具來自動的在尖銳的特征上獲取點和曲線。

三角形表面網格對于三角形表面網格，關鍵點和曲線能夠自動的被識別。雖然Tcira

生成的網格上的節點不完全和原始的網格重合，但是它會符合模

型的形狀。這對于從別的網格數據或者立體掃描數據中導入幾何

模型是很有用處的。

ICEMCFDTetra中的智能幾何

ICEMCFD的CAD接口，保留有CAD幾何模型的參數化描述，網格可以在修改過的幾何模型上重新生成。在CAD

中選中被導入的模型帶有附加的信息，它們與主幾何模型一起存儲，幾何模型的參數改變后，用戶要重新生成

網格只需簡單的File>Save,就可以立即進行非結構四面體網格重新計算。

八叉樹算法

Tetra網格生成是基于如下的空間劃分算法：這種算法需要的區域保證必要的網格密度，但是為了快速計算盡量

采用大的單元。

I.在幾何模型的曲線和表面上規定網格尺寸

2.構造一個初始單元來包圍整個幾何模型

3.單元被不斷細分來達到最大網格尺寸（每個維的尺寸按照1/2分割，對于三維就是1/8）

4.均一化網格來消除懸掛網格現象

3.構造出最初的最大尺寸單元網格來包圍整個模型

6.節點調整以匹配幾何模型形狀

7.剔除材料外的單元

8.進一步細分單元以滿足規定的網格尺寸要求

9.通過節點的合并、移動、交換和刪除進行網格平滑

Family設置，MaterialPoints,預先規定Points

在ICEMCFD中可以對幾何模型中的各種幾何元素進行分組，形成不通的families。這樣允許用戶對不通的families

進行不同的參數設置。除了對不通families設置邊界條件，用戶還可以對每個family定義控制網格尺寸的參數：

maximumlength,initialheight,andheightratioo此外還可以對單獨的曲線和表面定義網格尺寸參數。這樣通過預

先規定的網格尺寸參數，用戶可以控制四面體節點和關鍵區域的邊的位置

如上面的八叉樹算法已經描述的，當網格劃分器調整網格節點以匹配幾何模型外形時，它首先匹配預先規定點

和曲線。

IdenticalSurfaceModel

?Curvesandpointsnotincluded

?'Large'meshsizespecifiedon

surfaces

在單元剔除步驟，Tetra要求在每個需要進行分析的不同材料內定義一個materialpoint。對于CFD,materialpoint可以

來定義流體區域；對于結構有限元分析，可以來定義固體區域；或者對于耦合傳熱問題，用來定義兩種區域。

ICEMCFDTetra重要特性

NaturalSize如果對一個family定義的最大四面體尺寸比某個成員幾何元素大，用戶必須使用

naturalsize限制。Theusercanspecifyanaturalsize

thatisproportionaltothereferencetetrasize;itshouldbeassigned

avaluethatisslightlysmallerthanthesmallestgapinthemodel,

sothatthemesherwillfurthersubdividethetetrahedratomatch

thisgeometricfeature.

Thenaturalsizelimit將是整個網格中的最小尺寸。Onlyiftheuserdefinesasmaller

maxsizeonageometryentitywillTetracontinuetosubdivideuntilmeeting

themaximumsizerequest.Theeffectofthenaturalsizelimitisa

geometiy-basedadaptationofthemesh.

TetrahedralMeshSmootherthetetrcihedralsmoother計算每個單元的質量。然后根據用戶指定的質量要求進行平滑。

Smoother修改所有不符合標準的單元一一節點被移動、合并，邊被交換，或者單元

被刪除。如此重復直到滿足要求或者達到一定的迭代次數。

八,木_RinsidJRoutside

((^insid^outside)ideal

(暨玲斗de

有時候用廣不愿對某個family進行網格平滑，ICEMcfl)Tetra提供fixjamilies

功能來指定某個family保持不變。此外，另外一個相似的功能fix_ptisms,用來排除

棱拄單元的平滑。

KK

TetrahedralMeshCoarsenerCoarsening和smoother的過程相似。此外也可以米用fix_families來排除某個family的

coarsen噪作。

如果coarsen操作中，size_check選項打開，得到的網格在所有幾何元素上會滿足預設的

尺寸標準。而且Tetra包含了完全的投影projection和smoothing工具tools,以及單元創

建、刪除、分裂、uniformenforcementoforientation.

TriangularIntheinterestofminimizinggridpoints,(hecoarsenerreducesthe

SurfaceMeshnumberoftrianglesinameshbymergingtriangles.Thisoperation

Smootherisbasedonthemaximumdeviationoftheresultant(rianglecenter

fromthesurface,theaspectratiooithemergedtriangle,andthe

maximumsizeofthemergedtriangle.

TriangularICEMCFDTetra提供交互式網格編輯功能，可以實現節點在幾何模型表面的移

SurfaceEditing動、合并或者刪除。三角形單元可以被單獨的分割和標記以不同的名稱，并進行質

Tools

量檢查以進行評價。

表面網格診斷工具允許用戶快速填充表面網格中的“洞”，查找重疊的三角形和non-

manil'old頂點以及delectionofsingle/multipleedgeandduplicateelements.

PrismIxiyerOffset對于支持非結構四面體和棱拄混合網格的求解器來說，ICEMCFDTetra的一個獨

特功能Prisms能夠在壁面附近產生偏移的棱拄層網格。

MeshPeriodicity采用周期性網格ICEMCFDTetra網格能夠很好的適應葉輪機問題的分析。

第三章四面體網格劃分示范1:三維管道回合

這個示范中，我們將對如圖的三位管道回合段進行四面體網格劃分。

本示范介紹的操作有：

Geometry

?設置網格參數Meshparams>Model和Meshparams>Families.

Meshingmenu

?白動網格生成和平滑Tetra>BatchfromCAD

Editmeshmenu

?檢查網格質量Diagnostics.

打開工程

打開FHe>Open,選擇Selectproject,選擇3DpipeJunctproject,再選擇tetinl。如果出現一個提示窗I」要

求加載一個domain,則選擇Cancel來開始一個新的模型。

生成四面體網格

定義family

1如果families還未定義，那么首先需要對幾何模型的不同區域分類以創建family。最初整個幾何模型被設置為

一個family,名稱為GEOM。我們將按照figure3.1.1所示來修改family設置。表面family有INL,OUT,CYL1,

CYL2,andSYM。

2選擇Geometry>Surface>Changefamily.來修改family設置

DDNtools一?IBoundaryconds1Utilities―i1Meshparams-t1

RepairrEZ

GSurface「Curve「Point「Material「Density「Loi

Create—iIDelete—11Modify-iI

EntityparamsChangefamilyCopy」

3用鼠標左鍵選擇某個表面，用鼠標中鍵確認選擇，然后會出現一個family設置窗口。或者為所選擇

的面選擇一個已經存在的family,或者在Newfamily中輸入一個新的名稱來為這個（些）面創建一個

familv

4一旦所仃的surface被設先重新命名，采用相似的操作繼續對Curves,Points.和Materials進行設置。

5在Geometry〉Curve〉Changefamily幾何模型中所有的曲線將被設置為CUR。

DDNtools_11Boundaryconds|RepairUtilities-i|Meshparams-i1

FEZ-CAD

QSurface6CurveiPoint「Material「Density「Loop

弋reate-i|Delete-i|Codify-i|EntityparamsCopy/move-i1

Changefamily

用戶可以按住鼠標左鍵拖動進行box-selecto

6所有的點放在PTSfamily中。注意將光標放在主窗口中，按"v”鍵，則可以選擇

所有點元素。

定義Material點

1模型的material將被設置為LIVEfamilyo它處于圓柱的內部。

2選擇Geometry>Material>Create>Screenmidpoint.

3在Selectfamily窗口中，輸入LIVE作為Newfamily名稱，按Accept接受

4用鼠標左鍵在圓柱上選擇兩個相對的頂點，然后按鼠標中鍵確認。LIVE應該在

幾何模型的內部。旋轉模型以確認它確實在體積內部。

5要刪除空的families,在Display菜單中選擇FarrHIies>Edit,點擊Deleteunusedo

這樣列表中的無用family會自動清除。按Accept關閉這個窗口。

設置網格參數

I要確認Surfaces和Curves都已經被loggledon,在display窗口的分別按Surfaces和Curves的Opts>Tetra

sizes,四面體形狀的圖標就會顯示在幾何模型上。

2這時用戶可以用Meshparams>Model來修改整個模型的網格尺寸（右圖）。將Referencesize設置為5,

Referencesize是一個被乘數，其他所有的family、曲面和曲線的網格尺寸都以它為參考，乘以各自的設定的size

不同Referencesize的效果

13

注意改變Referencesize并按Apply會改變幾何模型上的四面體圖標的尺寸。

4要改變某個指定family的網格尺寸，選擇

Surface>Meshparams>Families.用戶就可以從Select

famil）,窗口中選擇family（如圖）。本示范中選擇CYL2然后按

Accept,CYL2對應的表面就會以加亮顯示°

5^.Surfacefamilymeshparams窗口中（如圖），對Size指

定為，其他參數為0：因為Tetra生成網格時不用這些參數，

只有Hexa用。選擇Showsizeparamsusingrefsize會使得

按下Apply后參數調整可見°選擇Dismiss關閉窗口。

6當對網格尺寸設置滿意后，按File>Save來存儲。

RunningtheTetraMesh

1.選擇Meshing>Tetra>fromCAD/SurfaceMesh

來生成四面體網格。Tetraparameters窗口將會

出現（如右圖）;

2.按照圖中設置后，按Mesh進行網格劃分。Message

Window將會報告網格劃分過程信息.

譯者注：這個步驟和PDF文檔中所述不相同,原文中的菜

單和Tetraparameters窗M與4.2版不太一樣。原文和原圖

如下：

ChooseMeshing>Tetra>BatchfromCADtogeneratethe

tetrahedralmesh.TheTetra>InteractivefromCADmode

indicatesthatTetrawillnotautomaticallysavethe

volumemesh(Writevolume)orsurfacemesh(Write

surface).TheTetraparameterswindowwillappear(refer

toFigure3.1.4):

最后顯示的網格為:

SavingtheMesh

用File>Save>Domainfile存盤

第五章SphereCube

本示范之后，讀者將會掌握采用Smoother來提高網格質量。

一個半球體，內含一個立方體空腔。圖中以標明表面的family名稱。

1.打開工程

在Selectproject窗口，選擇SphereCube工程后，再打開tetinl文件。

3.生成四面體網格

Family設置

I.與前面的示范相同，最初所有的表面屬于一個family——GEOM。用戶需要按照上圖對表面重新創建family

(SPHERE,CUBE,SYM)。

2.在Geometry>Surface>Changefamily菜單中修改family設置。

3.用鼠標左鍵選擇需要的表面，然后中鍵確認選擇。在Selectfamily窗口出現后，或者選擇已經存在的family,

或者創建新的family?

4.本示范中，對于所有的點和曲線，設為一個family,GEOM。

定義Material點

同上個示范一樣，material點被