技术干货｜热门仿真平台 HyperMesh CFD 功能详解：几何和网格（Part 3）

HyperMesh CFD 功能详解: Discrete

Discrete 工具栏用于对离散几何进行编辑，如果导入的模型数据类型是 CAD，用户需要先将 Geometry 光滑几何表面 Convert 为 FE Geometry 或 Mixed 类型。

Discrete 网格编辑工具，按功能分为 3 类：

• Create

• Edit

• Quality Cleanup

Cap Holes

Cap Holes 工具批量补洞

• Consider feature loops 不仅封闭自由边的孔，也封闭实体孔

• Patch in separate collector 补丁面网格放到新的 part，否则就归类到附近的 part

• Remesh after cap 补的面网格是否 remesh

Free Edge Holes

Feature Edge Holes

Cap Holes 工具也可以手动补面。比如，在网格包面之前，对一些表面凹凸的部位用面网格覆盖，提高包面网格的质量。

Cap 工具手动创建三角形覆盖换热器芯表面

Cap Gap

Cap Gap 工具批量补缝隙

• 可以在相邻 Part 之间补缝隙，也可以在相邻面或特征线之间补缝隙

Gap Filled Between Element Sets

Enclosure

对于复杂的装配体，手动清理特征花费人工时间较多，Enclosure 工具用于网格包面，快速创建封闭的表面网格。在使用 Enclosure 工具之前，须用 Convert 工具将模型转为 Fe Geometry 类型。

• Local：定义局部加密尺寸。比如，想保留一个间隙特征，定义 Local 尺寸=1/3 间隙宽度。

• Leak Check：泄露检查工具。用户将一个点 Enclosed Seeds 放在模型内部，再将一个或多个点  Target Seeds 放在模型外部，如果缝隙 > Seed Radius 会被标记。用户可以用 Cap→Holes 工具补面网格或 Surfaces→ Patch 工具补面几何。 

• Proximity：用户如果想保留相邻 surface 之间的间隙，设置 Proximity tolerance < 要保留的间隙。

• Auto：格子玻尔兹曼 CFD 求解器的包面工具。只处理模型上的缝隙和干涉问题，最大程度的保留原始模型的特征。

• Adaptive Wrap: 传统网格法 CFD 求解器的包面工具，会 Remesh 优化面网格质量。

Auto

Auto 包面工具 Wrapping type 分为：Exterior 包外表面，例如车身外表面。Interior 提取内表面，例如乘员舱。

• Per part wrap ：将每个 part 都包面成各自独立的封闭体 

• Split large elements：包面的网格的平均尺寸，例如发动机装配体可以设置为 10mm

• Stitch free edges：自动封闭间隙的容差，默认 0.1mm Resolve overlaps：处理穿透和重叠面的容差，默认 0.1mm

• Maximum allowable gap：小于这个值的间隙在包面过程中会被忽视，例如发动机表面可以设置为 5mm

• Auto seal：包面过程中自动缝补间隙，创建 water-tight 面网格。要求用户在空腔内放置参考点 Enclosed Seeds

• Baffle treatment：对模型的零厚度挡板的处理方式，remove 或者 inflate 自动加厚

• Quality cleanup：改善包面网格的长宽比，对于 LBM 模型前处理可以无须打开

Adaptive Wrap 

Adaptive Wrap 是针对传统 FVM 算法的前处理包面工具，包面网格会优化每个三角形的内角。网格尺寸越小，包面的结果越贴合原始的面。

Tight Wrap 和 Loose Wrap 的区别在于，前者会将包面网格节点投影到原始面上，保形的效果更好。Loose Wrap 会牺牲一些特征，但是面网格质量更好。

网格包面方法相对手动面网格清理极大提高效率

Auto Wrap 针对 LBM 算法的前处理包面工具

最大程度保留几何特征，不优化三角形质量

Adaptive Wrap 针对传统 FVM 算法的前处理包面工具

尽量保留几何特征，会优化面网格质量，接近正三角形

Auto Wrap 的发动机外表面

Auto Wrap 的车身外表面

乘员舱原始 CAD 剖面

Auto Wrap 的乘员舱内腔剖面

Auto Wrap 的乘员舱内腔

Derived Region

Derived Region 工具创建包裹面网格的部件，通常用于创建贴体的自定义加密区域，计算正投影面积。

• Enclosed Region 创建包裹的面网格

• Offset Region 创建偏置距离的面网格

• Projected Region 创建 X / Y /Z 方向投影的面网格

Enclosed 并向外偏置 75mm 的封闭面网格

Projected 车身投影面积

Offset 50mm 的轮胎面网格

Connect

Connect 工具连接网格部件

• Proximity 根据容差裁剪相邻的部件

• Intersect 裁剪交叉的几何面或网格面

• Fuse 通过容差将相邻的网格节点合并

• Stitch 通过容差将缝合网格节点 

Fuse 相邻部件共节点

Auto repair 

Auto repair 修复当前可见部件的网格

Smooth

Smooth 工具改善网格质量。增加迭代次数可以进一步提高网格质量，但是有可能造成局部形状偏离原始特征。可以选择局部网格进行 Smooth 操作。

原始面网格

Smooth 迭代 2 次

Refine

Decimate

Decimate 工具粗化网格

对于 LBM 建模，在不丢失几何特征的前提下，粗化面网格不影响计算精度，可以减少文件大小。

Check

Check 工具检查面网格的 6 种问题：

1. Duplicates 重复单元

2. Non-Manifolds 非流形网格

3. Intersections 干涉/穿透

4. Face angles 面角度

5. High aspect ratio 长宽比

6. Free edges 自由边

Auto repair

Auto repair 工具检查封闭体的网格问题

Edit 

Edit 工具用于对单个网格编辑操作

• Smooth 网格光顺

• Move 节点移动

• Split 切割网格单元

• Replace 合并单元

• Create 创建/删除单元

• Associate 将网格节点关联到几何

由于 LBM 的建模对面网格质量没有太高要求，通常这个工具仅用于传统网格法 CFD 的前处理。

如果存在大量低质量网格，建议用户对模型整体 Remesh，以减少手动编辑时间。

Normal

Normal 工具用于调整面法向。ultraFluidX 建模要求壁面的面法向朝外（红色），指向流体区域，否则会在固体域内填充格子。

主界面左下角显示工具栏可以将显示演示调整到 Surface Normals 查看。

更多流体建模视频，请至公众号 Altair 澳汰尔观看

本期的 HyperMesh CFD 功能详解分享就到这里啦，对本专栏感兴趣的朋友们欢迎持续关注 Altair 官方微信公众号，还可以阅读更多往期文章，下期见~

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