全解一款六面体结构化网格划分利器-NUMECA IGG

news2024/11/15 23:51:05

作者 |卢工FunRun 仿真秀优秀讲师

导读：前不久，VIP群有人提问：“老师，NUMECA如何计算带蜗壳叶轮机呢”？笔者使用NUMECA FINE/Turbo（以下简称Turbo）软件解决叶轮机械气动性能仿真计算已有三年多，前期做的比较多的也就是轴流形式叶轮机械。去年开始至今年（2019年），笔者开始在做离心形式的叶轮机械了，离心式叶轮机械与轴流形式最大的区别就是，离心式带有一个蜗壳。

蜗壳还算是一个几何较为复杂的非叶片部件了，在Turbo中，autogrid用以划分叶片部件的六面体结构网格，而非叶片部件六面体结构网格只能用igg来划分，因为Turbo本身就是一个全二阶精度结构网格求解器。

蜗壳的六面体结构网格划分，无论利用何种软件，都是一种耐心和毅力的挑战，igg也不例外。特别是在多块的内部边界条件定义，还是和叶轮网格装配后的边界条件定义，操作起来也是够烦的。有时为保证网格质量，块的数量多起来，边界多起来后，可能存在求解器数值传递时的不通畅，最终导致求解不顺，残差不能有效下降甚至易上扬发散。

这并不代表Turbo模式下的igg、autogrid对离心叶轮机械是束手无策的，igg对于非叶片部件的网格划分，能力是有目共睹的，特使是对于几何较为简单的冷却孔等结构。接下来，学习一下六面体结构网格划分思维。

一、六面体结构化网格划分思维

众所周知，在CFD计算领域，全六面体网格有着无可比拟的计算优势，特别是在网格数量、计算规模、计算精度、收敛速度等方面。虽然有着这么多优势，然而在全六面体结构化网格的生成上依然存在着巨大挑战。

通常，在六面体结构化网格划分技术上，主要采用的是多块拓扑的思想，即插入一个六面体的拓扑块，并将拓扑块的点、线、面与实际几何的点、线、面映射关联起来，将容易划分六面体网格的拓扑块的六面体网格映射到几何上，与几何进行贴体，从而形成几何体的六面体网格。

这里以某六面体网格划分软件为例，说明一下六面体网格划分的基本方法。

第一步：导入图1所示的原始几何文件，该几何为一边倒圆的长方体。

图1 原始几何

第二步：插入一个六面体拓扑块，如图2所示。

图2 拓扑块

第三步：拓普块与几何进行映射关联，如图3所示。几何的每每一条边与拓扑块的每一条边均需关联，需要反复利用鼠标点选。

图3 拓扑块与几何的关联

这仅仅是一个很简单的几何，进行到这里，大家可以看到，已经用到的鼠标操作就非常多了，反复的点选确定，实在是繁琐。然而，这并不是没有好的解决方案的。

二、NUMECA IGG六面体结构化网格划分利器

在这里向大家推荐一款全六面体结构化网格划分器NUMECA IGG。

NUMECA IGG是NUMECA FINE/Turbo中的一个通用网格划分模块，是交互式几何和网格划分工具，在NUMECA叶轮机械解决方案中具有重要作用，是非叶片部件多块结构网格划分工具，是AutoGrid叶轮网格的编辑器，同样，NUMECA IGG也可为其他软件准备和划分高质量的六面体结构化网格。

NUMECA IGG作为一款交互式几何和网格生成器，具备几何创建和网格划分功能，与常规的网格划分工具功能相似，作为NUMECA FINE/Turbo御用前处理模块，具备特定的功能。

NUMECA IGG是准自动/交互式结构化多块网格生成器，采用结构网格块化生成技术，其自动吸附、投影功能使得对于任意复杂几何的网格轻松生成，其操作过程远优于边—>面—>体的网格生成过程。先进的网格光顺技术和蝶形网格技术，确保生成高质量的计算网格，并可通过可靠的网格质量检测工具进行检测。
NUMEA IGG特点：