FLUENT Meshing Watertight Geometry工作流入门 - 6 描述几何体

本视频中学到的内容：

1. 讨论“描述几何”任务中所需各种输入的工作细节
2. 如何为流体区域创建盖面
3. 使用“创建区域”任务创建流体区域

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视频链接：

FLUENT Meshing入门教程-6描述几何体_哔哩哔哩_bilibili 

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【Import Mesh】

        启动 Ansys Fluent 进入网格模式。转到“文件” -> “读取” -> “网格”，然后选择提供的网格文件。一旦 Ansys Fluent 完成读取文件，你会注意到Watertight Geometry Workflow已经自动设置，并且直到“生成表面网格”的所有步骤都已成功完成。这里的几何是管道流动模型，有4个进口和1个环状出口。

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【Describe Geometry】

        现在，我们看一下“描述几何”任务。

        第一个输入是“几何类型”，在“几何类型”下，有三个选项来描述导入工作流的几何类型，即仅固体、仅流体无空隙，或同时存在流体和固体区域和/或空隙。在本模型下我们选择“仅固体区域”。

        当选择几何类型为“仅固体区域”或“同时存在流体和固体区域”时，我们会得到一个额外的选项，即在此处封闭开口并提取流体区域。当我们选择几何类型为“仅流体”时，此选项不可用，因为在这种情况下不需要提取流体。

        在这里，由于几何仅包含固体域，我们需要提取流体区域。对于“是否封闭开口并提取流体区域？”我们将选择“是”以提取流体区域。

在选择“是”后，“封闭流体区域”任务将添加到工作流中。

        第三个输入是“将所有流体-流体边界类型从‘壁’更改为‘内部’？”在具有多个连接的流体区域的模型中，流体-流体边界是指由两个流体区域共享的界面。此选项用于检查我们是否希望 Fluent 将所有流体-流体边界类型从“壁”更改为“内部”。

        默认情况下，Ansys Fluent Meshing 将流体-流体边界视为壁。如果将选项设置为“否”，则在流体区域之间将不允许流动。但是，如果模型物理性质要求在区域之间流动流体，则选择“是”以将边界转换为内部。

请注意，包含单词“WALL_”的命名选择将从此转换中排除。

        下一个输入是“是否要应用拓扑共享？”。由于在 CAD 创建阶段已经应用了拓扑共享。因此将其选择为“否”。

        请注意，如果导入的是多几何对象装配体，而在 CAD 级别未应用拓扑共享，则将会得到一个额外的用户输入，即“对象之间的非共形网格？”，通过该输入我们可以选择是否需要非共形网格。

• 非共形网格是在两个单元区域之间的界面上，网格节点位置不相同的网格。这在涉及移动部件的模拟中使用，例如压缩机、涡轮机、齿轮箱等。
• 需要注意的是，如果将“是否要应用拓扑共享？”设置为“是”，那么“对象之间的非共形网格？”将自动为“否”，反之亦然。

        最后一个输入涉及多区域网格。在某些情况下，可能希望对复杂几何图形使用纯六边形网格。在这种情况下，我们可能需要在 CAD 级别手动将几何切割或切片成单独的体，然后再进行网格划分。

        但如果“启用多区域网格？”选项设置为“是”，那么我们可以在几何的所有区域中创建纯六边形网格，同时自动将几何划分为单独的体。在该模型中，我们将选择“否”并单击“描述几何”。

【Enclose Fluid Regions (Capping)】

        工作流现在转移到“封闭流体区域”任务。此任务的主要目的是创建盖板表面，以覆盖或关闭几何中的任何开口，并定义内部流体流动区域。

        实体 CAD 模型已经包含壁表面，我们需要定义进口和出口表面。然后可以使用“区域类型”设置来指定将应用于盖板表面的边界条件。

        首先，从“Velocity inlet”边界条件开始。名称根据选择的区域类型自动填充。我们可以保持此默认值，或根据需要更改它。对于此模型，我们将使用默认名称。

        用户可以选择两种“盖面类型”：“单一表面”或“环形（2表面）”。如果开口是环形或环状的，则需要使用环形选项。对于所有其他开口，我们可以使用单一表面类型。我们首先将使用“单一表面”盖板类型，并将在进口平面上创建盖板表面。

        要创建盖板，需要选择包围开口的表面。确保“分类依据”设置为“标签”，然后从列表中选择“in1_face”。图形窗口中突出显示了相应的表面。一旦点击“创建盖板”，就会创建一个新的表面，覆盖这个开口。

        第二个进口由2个表面包围。要为此进口创建盖板，请将“选择方式”设置为“区域”，从列表中选择“in2a_face”和“in2b_face”这两个表面，然后点击“创建盖板”。将创建一个盖板表面，覆盖此开口。

        在选择表面之前必须将“选择方式”设置为“区域”，因为这两个表面具有不同的标签。如果它们在 CAD 创建阶段被分组到一个单一标签中，则可以将“选择方式”设置为“标签”，然后选择适当的标签。

        还可以创建一个单一的盖板表面，覆盖在同一平面上的不同的物理开口。例如，要为其余两个进口创建盖板，选择“in3_face”和“in4_face”，然后点击“创建盖板”。

        这将创建一个单一的盖板表面，覆盖所选的两个开口。在这种情况下，不管这两个表面是否被分组到一个单一标签中，都没有关系，因为它们是物理上不同的表面。

        现在创建出口平面。开口的形状类似于环形或环状。为了覆盖这样的开口，我们需要使用“环形（2表面）”盖板类型。在“封闭流体区域”任务中选择此选项。由于这是一个出口，我们将“区域类型”设置为“压力出口”并保留默认名称。

        要创建环形盖板，请从图形窗口选择环形开口周围的2个表面，即圆形内表面和矩形外表面。确保“Select By”设置为“区域”。除了从图形窗口选择这些表面外，用户还可以将选择设置为“标签”，然后选择包含两个表面的标签。

        对于环形盖板类型，必须强制两个表面都分组到一个单一标签中。在我们的情况下，标签“out_faces”包含这两个表面。点击“创建盖板”将在出口平面创建环形盖板。

        现在我们已经定义了流体域边界，可以进行提取流体区域，这发生在“创建区域”任务中。只有当在“几何类型”下选择了“几何仅由固体区域组成”或“几何由流体和固体区域和/或空隙组成”选项时，“创建区域”任务才可用。如果选择了“几何仅由流体区域组成”，那表明领域中只有流体区域，因此不需要单独提取。此任务中唯一的输入是“估计的流体区域数”。实际上，Ansys Fluent 会自动计算并设置此值。默认情况下，Ansys Fluent 假定所有实体都是固体区域，所有空隙都是“死”区域。

        点击“创建区域”以让 Ansys Fluent 提取流体区域。任何提取的流体区域都会立即显示在图形窗口中。

如果检测到的流体区域数量多于估计数量，则会在会在控制台窗口为用户打印警告以便调查。

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【总结】

        了解描述几何任务中所需的各种输入，以正确定义模型。讲解“包围流体区域”任务的工作细节，并了解如何为流体区域提取创建盖板表面。最后，学习Watertight Geometry Workflow中的“创建区域”任务。