Разработка методики расчета аэродинамических характеристик с помощью комплекса ANSYS CFX на примере (стр. 9 из 20)
Учтём всё вышесказанное и примем
. Тогда согласно формулам (2.6) и (2.7) получим. 
; 
м.Принимаем толщину первой пристеночной ячейки с запасом на масштабирование сетки
м.Теперь для создания непосредственно самой сетки нам необходимо выполнить следующие действия:
1. Назначить количество узлов и размеры ячеек на каждом ребре блоков, для этого выполним Blocking > Pre-MeshParams 
> EdgeParams
. Далее поставим галочку напротив CopyParameters, в графе Method установим ToAllParallelEdges(Копировать на все параллельные грани), выделяем поочередно ребра, показанные на Рис. 2.26, с применением (нажатием кнопки Apply) к ним параметров приведенных в таблице 2.7. 
Рис. 2.26. Последовательность назначения параметров для каждого ребра
Таблица 2.7
Параметры ребер
| № | Nodes(количество узлов) | Spacing 1(Размер 1-ой ячейки) | Ratio 1(Коэф. Роста размера) | Spacing2(Размер 2-ой ячейки) | Ratio2 (Коэф. Роста размера ) |
| 1 | 50 | - | - | - | - |
| 2 | 100 | - | - | - | - |
| 3 | 50 | - | - | - | - |
| 4 | 50 | - | - | - | - |
| 5 | 80 | - | - | 1e-6 | 1.2 |
“-” – означает, что ничего устанавливать не надо.
Примечание: Параметры с индексом 1 относятся к началу ребра, с индексом 2 – к концу ребра. Начало и конец ребра определяется направлением стрелки на ребре во время выделения.
2. Далее сгенерируем предварительную сетку, для этого включим Pre-Mesh в закладке Blockingдерева, на запрос (Рис. 2.27) отвечаем Yes.
Рис. 2.27. Запрос при включении Pre-Mesh
3. Для отображения полученной сетки в виде твердого тела в контекстном меню Pre-Mesh поставим галочку напротив Solid & Wire – Рис. 2.28. Полученный результат – Рис. 2.29, 2.30.
Рис. 2.28. Отображения полученной сетки в виде твердого тела
Рис. 2.29. Результат создания предварительной сетки
Рис. 2.30. Результат создания предварительной сетки
4. Для создания рабочей сетки нужно в дереве выполнить Pre-Mesh > ConverttoUnstructMesh.
На этом шаге построение сетки в принципе можно считать завершенным и её можно импортировать в ANSYSCFX , но перед тем как это сделать, необходимо провести анализ качества полученной сетки, с целью выявления и оптимизации элементов низкого качества (отрицательных объемов, и перекошенных ячеек). Так же в конце хотелось бы отметить, что основной сложностью при построении гексаэдрической сетки заключается в получении адекватной геометрии блочной структуры. Критериями качества корой служат параметры скошнности граней и отношение сторон.
2.2.1.4 Анализ качества, редактирование и оптимизация Hexaсетки в пакете ANSYSICEM 10.0
В ANSYSICEM существует множество инструментов для анализа полученной сетки, причем провести анализ получаемой сетки можно как на стадии предварительной сетки, так и на стадии уже переведенной в основной интерфейс.
Анализ предварительной сетки выполняется с помощью следующей команды Blocking > Pre-MeshQualityHistograms 
, в графе Criterionвыставляется основной критерий, по которому нам необходимо проанализировать полученную сетку, в нашем случае это два основных критерия Determinant
, Angleпосле нажатия на клавишу Apply, в правом нижнем углу окна появится гистограмма (Рис. 2.31.) распределения количества элементов по величине критерия. Если кликнуть на каком либо из столбцов гистограммы то будут отображены ячейки, относящиеся к данному столбцу (Рис. 2.29.). Это позволяет, выявит ячейки наиболее низкого качества, и оптимизировать их при помощи каких либо действий.Determinant
– этот критерий основан на том что для каждой ячейки берется якобиановский определитель в каждом узле ячейки, далее делится минимальный определитель на максимальный, результат чего мы видим на диаграмме, из этого отношения следует, что ячейки в которой это отношением равно:а) 1 – ячейка абсолютно правильная
б) 0 – ячейка является вырожденной в одной или более гранях
в) Отрицательные значения – перевернутые ячейки с отрицательными объемами.
Angle – с помощью этого критерия определяется максимальное угловое отклонение от 90º. [9]
Теперь приступим непосредственно к самому анализу полученной предварительной сетки.
Выведем диаграмму по критерию Determinant
(Рис. 2.29).
Рис. 2.31. Диаграмма, характеризующая качество сетки по признаку Determinant
Из диаграммы хорошо видно, что в полученной предварительной сетке нет, не вырожденных ячеек, не отрицательных объемов. Если же ранее упомянутые типы ячеек существуют то это связано с низкой точностью аппроксимации геометрии, такие случаи могут возникнуть при импортировании геометрии низкого качества. Присутствие в сетке расчетной области вырожденных элементов и элементов с отрицательными объемами недопустимо так как они приводят к ошибкам при расчете.
Теперь выведем диаграмму по признаку Angleи выделим несколько первых столбцов диаграммы тем самым, отобразив наиболее скошенные ячейки (Рис. 2.32). Большое внимание к этому признаку уделено из – за того, что слишком скошенные ячейки, будут давать неудовлетворительные результаты при расчете. Поэтому при построении сетки необходимо создавать грубую топологическую модель, обеспечивающую наименьшую скошенность ячеек особенно в области исследуемого объекта.
Рис. 2.32. Диаграмма, с отображенными элементами характеризующая качество сетки по признаку Angle
Из рисунка нетрудно заметить, что наиболее деформированными ячейками являются ячейки описывающие носок профиля. Это связано с более быстро изменяющейся кривизной профиля в носке. Для того чтобы исправить этот недостаток полученной предварительной сетки поступим следующим образом, на рёбрах показанных на Рис. 2.33. сгустим расположение узлов сетки ближе к концу ребра по линейному закону с помощью команды Blocking > Pre-MeshParams > EdgeParams
. Для этого в графе Meshlaw выставляем Linear, далее выбираем закон распределения Ramp. Далее снова создадим предварительную сетку и выведем диаграмму по критерию Angleуже оптимизированной сетки (Рис. 2.34). 
Рис. 2.33. Ребра, на которых необходимо изменить закон распределения узлов
Рис. 2.34. Диаграмма, характеризующая качество оптимизированной сетки по признаку Angle
Из диаграммы на Рис. 2.34 видно, что качество сетки, в какой то мере улучшилось.
Теперь воспользуемся функцией сглаживания сетки, для того чтобы выстроить ребра первых пристеночных ячеек ортогонально к поверхности профиля это необходимо для получения наиболее точного результата расчета. Для этого выполним Blocking > Pre-MeshSmooth 
, далее области ReleaseOrthogonality / FirstLayerDistanceOptions устанавливаем Parts под именем Wall и нажимаем Apply. Сетка до и после сглаживания показаны на соответственно Рис. 2.35. и 2.36.
Рис. 2.35. Сетка до сглаживания
Рис. 2.36. Сетка после сглаживания
Далее остается только сконветировать сетку в основной интерфейс (Pre-Mesh > ConverttoUnstructMesh.), и импортировать в формат понятный ANSYSCFX. Делается это следующим образом:
1.С помощью команды Output > Selectsolver 
выбирается формат передачи ANSYSCFX.
2. Выполняем Output > Writeinput 
, так как мы создавали геометрию для профиля с хордой 0,3м нам необходимо отмаштобировать сетку до хорды 0,305м, для этогов появившемся окне ставим точку напротив Yes в разделе Scaling(Масштабирование) и выставляем коэффициенты масштабирования по всем осям равные 1.0166 нажимаем Done – в директории в которой находится проект, будет создан файл с расширением “cfx5”, в котором буде сохранена выполненная сетка в формате распознаваемом в ANSYSCFX.