3.2 Mesh网格划分实例

3.2.1 二维油水环状流阀门管道网格划分

1．创建模型

图3-55为油水环状管道示意图，创建能导入Mesh模块划分网格的面域有多种方法：①在CAD软件中创建面域，导入Geometry软件中的SpaceClaim修改保存的文件格式后即可导入模块中进行网格划分；②在SpaceClaim中直接草绘，用Fill命令生成面域，保存文件可导入模块中进行网格划分；③在DesignModeler中草绘，用草绘图形生成面的命令生成面域，保存文件可导入模块中进行网格划分。

3.1.1节介绍过DesignModeler的相关简单用法，此二维例子的创建用第二种方法SpaceClaim来创建油水环状管道的二维模型。球阀的模型由入口管道、阀芯和出口管道组成，流道的直径为20mm，入口管道长度为100mm，出口管道长度为200mm。

图3-56所示为打开SpaceClaim操作步骤。

单击Select New Sketch Plane图标，在空间坐标系内选择一个平面进行草绘，草绘结果如图3-57所示。

在菜单栏中选择Fill命令图标，框选二维草绘图，单击Fill命令图标，即可创建二维面域，如图3-58所示。

保存后缀名为pipe.scdoc的文件，此文件即可导入Mesh模块中进行网格划分。

2．设置单位

导入二维模型后，在Mesh模块菜单栏中设置模型单位如图3-59所示。

3．创建边界命名

选择最左边线段为入口，右边线段为出口，中间块为阀芯，其余线段为壁面。

单击工具栏线选择工具，右击模型最左边线段，右击选择弹出快捷菜单中的Create Named Selection，在弹出的Selection Name对话框中设置边界名称为inlet，如图3-60所示。相同方法设置其他命名。

4．设置全局网格尺寸

全局网格参数中，设置目标求解器以及网格尺寸控制方法。

选中模型树节点Mesh；设置Physics Preference为CFD；设置Solver Preference为Fluent；设置Size Function为Proximity and Curvature；设置Relevance Center为Medium；其他参数保持默认设置。

5．生成网格

（1）此时未设置任何网格生成方法，Mesh会采用默认方式生成网格，该方式为Automatic，右击模型树节点Mesh，选择弹出菜单Generate Mesh，网格划分图如3-61（a）所示，在Sizing详细信息栏中修改Max Face Size为0.5，加密网格如图3-61（b）所示；自动划分网格的网格和加密网格扭曲度如图3-62所示。

（2）不选用自动生成的划分网格方法，可插入网格生成方法；如动网格仿真过程中，最好用三角形网格。

在3.1.3节中已详细介绍二维网格划分方法，由于篇幅有限，故在此处不再赘述。选择Triangles划分方法，自动生成网格如图3-63（a）所示；在Sizing详细信息栏中修改Max Face Size为0.5，加密网格如图3-63（b）所示；网格扭曲度对比如图3-64所示。

6．输出网格

选择File→Export命令，在弹出的对话框中输入网格名称，选择对应保存目录输出网格文件。

3.2.2 三维油水环状流阀门管道网格划分

1．创建模型

根据分析要求对球阀内部结构进行简化，利用Creo（Pro/E）软件创建球阀的三维模型，由入口管道、阀芯和出口管道组成，流道的直径为20mm，入口管道长度为100mm，出口管道长度为200mm。从球阀三维模型抽取出球阀内部流动区域，建立流动区域模型如图3-65所示，命名为oil-water.STEP格式的文件（数字资源ch3文件夹中导入oil-water.STEP文件）。

导入的模型左端有一环，因为在实验时，油的黏度大，要减少在管道中的运输阻力，管道内先加水后进油，即外部环通水，中心处进油。

2．设置单位

导入三维模型后，在Mesh模块菜单栏中设置模型单位，方法在二维实例中已有演示。

3．创建边界命名

设置最左边面为入口，右边面为出口，中间块为阀芯，其余面为壁面。

选中面选择工具，单击模型最左边内圆面，右击选择弹出快捷菜单中的Create Named Selection，在弹出的Selection Name对话框中设置边界名称为inlet-oil，外圆环面，命名为inlet-water，如图3-66所示。

相同方法设置其他命名。

4．设置全局网格参数

全局网格参数中，设置目标求解器以及网格尺寸控制方法。

选中模型树节点Mesh；设置Physics Preference为CFD；设置Solver Preference为Fluent；设置Size Function为Proximity and Curvature；设置Relevance Center为Medium；其他参数保持默认设置。

5．生成网格

（1）此时未设置任何网格生成方法，Mesh会采用默认方式生成网格，该方式为Automatic，右击模型树节点Mesh，选择弹出菜单Generate Mesh，网格生成剖面图如图3-67所示，自动划分网格的网格扭曲度如图3-68所示。

（2）不选用自动生成的划分网格方法，可插入网格生成方法。

①右击模型树节点Mesh，选择弹出菜单中Insert→Method命令，在左下角Method下拉列表框中选择Hex Dominant命令，Geometry选择视图窗模型；创建中心剖面Section Plane 1，生成网格如图3-69所示，网格扭曲度如图3-70所示。

②右击模型树节点Mesh，选择弹出菜单中Insert→Method命令，在左下角Method下拉列表框中选择MultiZone命令，Geometry选择视图窗模型，源面和目标面此例中保持自动划分方法；创建中心剖面Section Plane 1，生成网格如图3-71所示，网格扭曲度如图3-72所示。

6．使用膨胀命令后的网格

选中树形菜单Mesh节点，展开属性设置窗框中的Inflation对话框，Geometry选择左边几何体，Boundary选择左边几何体的外表面，设置如图3-73所示。

设置Use Automatic Inflation为Program Controlled；设置Inflation Option为Total Thickness（注：还有另外的膨胀方法，读者可自行设置）；设置Number of Layers为4；设置Growth Rate为1.2；设置Maximum Thickness为1（注：此处尺寸为了演示效果）。

此处模型采用MultiZone多体域划分网格，网格放大图如图3-74所示。

上述实例演示了油水环状流流场三维网格的生成方法，网格尺寸控制的操作方法在二维网格生成部分已有详细介绍，此处读者也可以根据前面所述方法，对此例网格进行细化以提高网格整体质量（注：此例演示的膨胀命令操作步骤；膨胀层用在流场边界层上，提高流场域与固体域接触的精度）。