搜索CFD網格劃分軟件哪家強
2017-02-28 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
"選擇"是一件極為痛苦的事情。沒有選擇很痛苦,有很多候選項而不知道如何進行選擇似乎更為痛苦。流體計算前處理似乎就存在這一問題。
廣義上的流體計算前處理通常指的是從幾何模型的創建到計算模型的生成這一過程。但是我們更愿意接受將前處理定義為從幾何模型的導入到網格生成這一過程。因為相對于復雜的工程問題,其幾何模型往往非常復雜,計算工作者更愿意使用專業的幾何建模軟件來生成此類幾何。而網格劃分之后的計算參數設定,則涉及到眾多的行業理論背景,往往將其歸結到求解器設定里面。
如果將前處理僅僅限定在幾何模型的導入至計算網格的生成的話,那么此過程則可以完全與計算求解分離開,形成相對獨立的操作流程。也是基于這一點,市面上出現了相當多的各種類型的CFD前處理軟件。從這一點出發,任何一款前處理軟件其實都可以適用于任何求解器。
再來談談固體有限元網格和流體網格的區別。從本質上來說,它們是沒有區別的,都是記錄了各節點的坐標值以及節點間的連接關系。但是由于有限元計算算法與有限體積法(大多數流體求解器采用的算法)的差異,導致了網格劃分過程中需要注意的內容不一樣,這也導致了一些網格生成軟件更偏重于固體計算或流體計算。
那么固體有限元網格和流體網格的差異在哪里呢?使用固體有限元計算的筒子可能會聽到諸于"一階單元""二階單元""高階單元"之類的概念,如下圖所示,左側為一階四面體單元,包含四個節點。右圖為二階四面體單元包含有10個節點。雖然說節點數量不一樣,但是僅僅只是反應在計算求解過程中,而在網格劃分過程中則沒有任何差異。對于流體計算網格則沒有階次的概念,可以認為所有的流體計算網格均為一階網格。
對于固體有限元和流體計算前處理還存在的區別在于:固體有限元計算,在前處理過程中需要指定單元屬性、材料類型等等參數。因此固體前處理過程比流體前處理過程要包含更多的操作。流體計算前處理僅僅只需要輸出網格節點坐標、節點間的連接關系等信息即可,比起固體計算前處理要簡單一些。這也是一些專職流體前處理軟件不適合做固體前處理的原因。
當然,流體計算也有其特別的地方,比如說流體計算存在固體計算中所不存在的邊界層問題,反映在前處理上則為邊界層網格的生成上。專職的流體前處理軟件可能會很方便的生成流體邊界層,而固體前處理軟件則需要花費更多的時間來處理這部分工作。
邊界層網格通常為棱柱層網格,主要是因為邊界層范圍內需要網格存在較好的正交性,要求近壁面法向方向網格存在較好的正交性,而且由于邊界層往往都很薄,所以這類網格通常存在很大的長徑比(幾十、幾百甚至上千)。對于固體計算來說,大的長徑比網格往往是不被允許的,故在固體前處理軟件中對這類網格進行檢查是,很有可能會被標記為不合格網格。這也是利用固體前處理軟件生成流體網格時需要關注的內容。
另外,在固體有限元計算中常常存在零維、一維、二維網格,比如說集中質量、線網格和板殼網格等,這些網格在流體計算中均不存在。流體網格中對于無厚度的面,則僅僅只是對網格節點進行標記,而不會直接生成所謂的片體網格。除了2D計算所用的二維網格外,流體計算使用的是三維網格。更有一些求解器(如CFX等)還不支持2D網格計算。順便多說一句,就算是2D網格流體計算,求解器也是默認網格存在厚度的。
言歸正傳,目前流體通用計算前處理軟件很多,比如說目前支持ANSYS系列流體計算的ICEM CFD,專職做流體計算網格的PointWise與Gridgen,六面體網格生成軟件GridPro,Altair公司的前處理軟件Hypermesh,希臘ETA CAE System S.A.公司的ANSA等,這些軟件可以說是目前網格生成領域比較流行的工具。當然這里不去討論一些軟件自帶的前處理軟件,比如說ANSYS、STAR CCM+、ESI CFD等軟件也都帶有自己的前處理軟件。
一般認為,HyperMesh與ANSA更偏重于固體有限元前處理,但是也能夠生成流體計算網格,它們的優勢在于面網格的生成。ICEM CFD、PointWise與Gridpro更偏重于流體前處理,而Pointwise由于Gridpro只能生成流體網格。ICEM CFD既可以生成流體網格也可以生成固體網格,但更偏重于生成流體網格。這里簡單介紹一下:
Altair公司的Hypermesh是一款綜合的前處理軟件,其能夠生成有限元計算中所需的所有網格類型。對于流體計算來說,也能夠較為方便的生成邊界層網格。該軟件采用幾何剖分的方式可以生成全六面體網格。在Hypermesh中,若要利用軟件生成邊界層網格,則軟件會自動將內部網格轉化成四面體非結構網格,或許用戶可以精細的調整邊上的bias以生成邊界層網格,但是個人認為還是比較麻煩的。當然也許有更加方便的方式我還沒有找到。不過如果用戶既做流體計算也做固體計算的話,強烈推薦使用這個。
此軟件是Hypermesh的直接對手,在汽車領域應用甚廣。所有特性與HM類似。但是在生成六面體網格方面,除了提供類似HM的幾何剖分方式還,似乎還有基于虛擬block拓撲的方式,個人認為還是比較好用的。此軟件我接觸得少,不予評價。
這軟件是被ANSYS收購的。起先此軟件被收購后主要用于CFX的前處理。后來ANSYS公司收購了FLUENT,發現GAMBIT雖然功能比較強大,但是界面不怎么美觀,畢竟是基于UNIX環境而開發的軟件,將其用到Windows下自然不是那么的順暢,需要安裝Exceed,而且還經?？D卡頓的。在這種情況下,ANSYS就把ICEM CFD推到了前臺,該軟件也成了ANSYS CFD系列的御用前處理器。而GAMBIT的命運就比較悲催了,可能會在其功能被Mesh模塊完全吸收后消失在人們的視線中。ICEM CFD的功能強大,可以說是CFD前處理領域頂級軟件。其支持獨特的虛擬Block拓撲構建六面體網格方式,也支持非結構網格的自動生成,構建邊界層網格也極其方便。當然現在也有關于ICEM CFD生成非結構網格方面的一些說法,比如說沒有size function,這讓習慣了GAMBIT的童鞋很難受。還有就是ICEM CFD生成非結構網格數量超多的問題。當然這些都不是什么大問題,可以通過軟件的操作技能的提高得到彌補。除了流體外,ICEM CFD其實還支持固體有限元網格的生成。對于主要從事CFD計算的人們來講,ICEM CFD可以當做首選的前處理軟件。其支持絕大多數流體計算求解器,更重要的是其能夠無縫的支持FLUENT,而FLUENT網格實際上已經相當于流體網格的標準了,絕大多數流體求解器其實也支持輸入FLUENT 的msh網格格式。
來自于軟件gridgen,據官網介紹,此軟件來自于通用公司研究F-16戰斗機時所開發。該軟件能夠提供對網格的全面控制,因此適合于CFD高級用戶。當然如果是對于CFD新手的話,操作此軟件可能會覺得稍顯麻煩。該軟件同時提供了結構昂個與非結構網格生成,能生成極高質量的網格。但是此軟件無法生成固體計算網格。因此如果是專業的CFD用戶,可選擇此軟件作為前處理器。由于Gridgen與此軟件同出一轍,就不分開討論了。
這軟件據說來頭也聽說,說是專為NASA開發的CFD前處理器。不過不管其來頭有多大,該軟件無法生成非結構網格是一大硬傷。對于異常復雜的工業CFD模型,如果要完全生成結構網格,無疑需要耗費大量的精力,甚至很多時候都是難以做到的。不過話說回來,該軟件生成的結構網格的確是漂亮得讓人心醉,對于簡單易生成結構網格的幾何模型,選擇此軟件也是不錯的選擇。不過工作中如果常常與復雜幾何打交道的話,可以說此軟件不太適合。此軟件雖然在6.0版本之后對GUI進行了重要改進,不過幾何的輸入接口仍然還有極大的提升空間。
相關標簽搜索：CFD網格劃分軟件哪家強 Fluent培訓 Fluent流體培訓 Fluent軟件培訓 fluent技術教程 fluent在線視頻教程 fluent資料下載 fluent分析理論 fluent化學反應 fluent軟件下載 UDF編程代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析
