針對本科畢設中所涉及到的離心泵數(shù)值分析和性能計算，將用最簡單粗暴的方法，講解如何基于CFturbo、ICEM、FLUENT來開展離心泵水力設計和性能分析的計算機輔助（CAE）實現(xiàn)。離心泵的水力設計由CFturbo軟件實現(xiàn)；網(wǎng)格剖分由ICEM軟件實現(xiàn)；CFD數(shù)值計算由FLUENT軟件實現(xiàn)；并驗證設計值是否達到。

這里是第二部分，ICEM軟件實現(xiàn)離心泵過流通道的網(wǎng)格剖分，含葉輪流道、進口延伸段、蝸殼流道的網(wǎng)格剖分。

由于三個流道分開來劃分網(wǎng)格，所以分三部分來分別講解，這里是第2篇，葉輪流道的網(wǎng)格剖分，有了上篇進口延伸段的網(wǎng)格剖分的基礎，這里就沒必要講得那么事無巨細了。

2 葉輪流道網(wǎng)格剖分

2.1 更改工作目錄和導入幾何體

新打開一個ICEM軟件。

File->Change Working Dir…，更改工作目錄，把工作目錄更改為葉輪流道幾何體所在目錄，確定。

File->Import Geometry->Legacy->STEP/IGES，選擇葉輪流道三維幾何體Impeller_1.stp，打開。

單擊左下角OK，導入幾何體。

模型樹中Model->Geometry->Surface，只勾選顯示面，并右擊Surface勾選Solid和Transparent，即顯示為透明的著色面。在圖形區(qū)域用鼠標左鍵按住，來回拖曳旋轉(zhuǎn)觀察幾何體，大致弄明白每個面是干嘛的。

注意，這里只有1/6個整體流道，葉片在中間，兩側(cè)有兩個周期面，進口是個1/6扇形面，出口是個1/6環(huán)形面，葉片還往出口方向延伸出去了一段，所以還是要把它復制為整個流道的。

2.2 將單通道旋轉(zhuǎn)復制成整個通道

復制之前，觀察模型不難發(fā)現(xiàn)，在葉片的葉頂部分，工作面和背面都延伸出去了一個小面到動靜交界面上（上圖中紅色框框標出的部分），這主要是為了方便結構網(wǎng)格的剖分，咱們這里劃分非結構網(wǎng)格反倒成了累贅了，所以要把這兩個小面刪掉的。

上方點開Geometry->Delete Surfaces刪除面。

鼠標點選剛才說的那兩個小面，OK確認刪除。

注意，如果不好選中的話，可以讓面顯示成Wire Frame框線顯示，以便選擇。

上方點開Geometry->Delete Surfaces刪除面，繼續(xù)刪除周期面

鼠標點選兩側(cè)的周期面，OK或中鍵確定來刪除面。

注意，并不一定要一次全部選中來刪除，可以一個個慢慢地逐個刪除，我這個例子的每個周期面是由四個小面構成的，可以把視圖轉(zhuǎn)到一個比較好的角度，來方便選擇和刪除某個面。

再按著鼠標左鍵，移動鼠標旋轉(zhuǎn)幾何體觀察下是否刪除干凈，是否刪錯，確認無誤后，可進入復制單流道為整個流道的操作。

來做周期復制操作，Geometry->Transform Geometry。

點下Select后面的實體選擇，然后在選擇欄中點擊眼睛圖標把所有的面都選上作為復制的母本。

選擇Translate/Rotate/Mirror/Scale方式為第2個Rotate Geometry；

在Rotate下面勾選Copy，在Number of Copies復制數(shù)目選擇5個（復制5個副本出來）；

在Rotation中選擇Axis軸為Z軸；

Angle它貼心地設好了60度，沒錯；

在Center of Rotation中保持旋轉(zhuǎn)中心為默認的原點，OK即可完成周期復制操作。

復制好的整個流道。注意，這會只有面Surface，并沒有體Body。

2.3 定義邊界面

在模型樹的Parts上右鍵Create Part來創(chuàng)建Part。

左下方Create Part創(chuàng)建部件中，Part中輸入名字“imp_inlet”表示葉輪進口面，然后在Create Part by Section的Entities中點右側(cè)箭頭，接下來選中圖形中的葉輪進口面（六個扇形面），Apply。它將和進口延伸段的出口，作為動靜交界面，在FLUENT中做界面匹配操作。

同樣方法定義IMP_OUTLET葉輪出口面，為葉輪出口圓環(huán)，其將與蝸殼的進口圓環(huán)，在FLUENT中做動靜交界面的匹配。

同樣定義IMP_HUB葉輪后蓋板，IMP_SHROUD葉輪前蓋板，它們是旋轉(zhuǎn)的壁面。

同樣定義IMP_BLD_LEADING葉片前緣、IMP_BLD_PRESSURE壓力面、IMP_BLD_SUCTION吸力面、IMP_BLD_TIP葉頂（葉尖）面，這些都是旋轉(zhuǎn)的壁面。

還有最后兩個側(cè)向的環(huán)面，它們是葉輪向出口方向延伸后的側(cè)向環(huán)面，在實際的泵中，這部分是敞開的，外側(cè)還有和機匣的間隙存在，即，流體可以從這里自由地繞過前蓋板和機匣的間隙流回到進口。那么計算的時候就不考慮這么多了（它們既不是靜止壁面，也不是旋轉(zhuǎn)壁面，蠻有意思的），咱們先把這兩個側(cè)面分別定義成IMP_EXT_HUB和IMP_EXT_SHROUD，然后在FLUENT里再講如何處理它們吧。

為便于理解，把這幾個邊界面展示出來。

IMP_INLET葉輪進口

IMP_OUTLET葉輪出口

IMP_HUB葉輪后蓋板（這里的尖尖是不對的，真正的葉輪是不會整成這個樣子的，一是不好加工，二是真做成這樣子，一下子就搞斷了，所以基本上是要搞掉，做個類似螺旋槳整流罩的那種造型好一些的，為簡單計，這里就懶得處理了……）

IMP_SHROUD葉輪前蓋板

IMP_BLD_LEADING葉片前緣

IMP_BLD_PRESSURE葉片壓力面（正面）

IMP_BLD_SUCTION葉片吸力面（背面）

IMP_BLD_TIP葉頂面（葉尖面）

IMP_EXT_HUB葉輪后蓋板延伸環(huán)面

IMP_EXT_SHROUD葉輪前蓋板延伸環(huán)面

2.4 創(chuàng)建體并修復幾何拓撲

至此，只有面，并沒有體，所以接下來創(chuàng)建體，Geometry->Create Body，創(chuàng)建體。

模型樹中Model->Geometry->Points勾選，讓它顯示點；

在左下方的Create Body創(chuàng)建體設置框中，輸入Part的名字為“body_imp”，表示葉輪流道。用Material Point物質(zhì)點的方式來創(chuàng)建體，Matreial Point選項中Location位置用默認的Centroid of 2 points兩點中心，然后在2 screen locations中點右側(cè)箭頭，在圖形窗中選擇任意兩個點，但是要保證這倆點的中點剛好位于幾何體內(nèi)，OK即可創(chuàng)建一個名為body_inp的三維實體。

創(chuàng)建好之后，圖形中顯示了BODY_IMP，在模型樹的Parts也有了BODY_IMP，在模型樹的Geometry中也有了Bodies，表明創(chuàng)建成功了。

接下來修復幾何拓撲結構，因為建模的時候留下來了一堆亂七八糟的點和線，這些是沒有用的，如果留著的話，后面畫好網(wǎng)格后導出到FLUENT里會出現(xiàn)一些亂七八糟的名字和點線，有礙觀瞻，所以把它們都給刪掉，然后再根據(jù)已有的面和體修復這些點和線就好了。具體做法是這樣子的。

把模型樹中的Model->Parts，保留之前創(chuàng)建的十個面和一個體，把其余的PART_1到PART_20全部選中，右鍵，Delete刪除掉，還蹦出來個窗口問你要不要確認刪除，當然確認Delete了！

防止沒刪除干凈，Geometry->Delete Curve刪除曲線，Select Geometry中選擇四個箭頭的那個“選中所有的東東”，把所有曲線全干掉。

Geometry->Delete Point刪除點，Select Geometry中選擇四個箭頭的那個“選中所有的東東”，把所有點全干掉。

這時候，僅剩十個面和一個體，我們用它們來恢復曲線和點，Geometry->Repair Geometry修復體。

左下方的選項里基本上什么也不用動，只要注意Tolerance容差，如果修復不成功的話，是需要把這個值調(diào)小或者調(diào)大，直到修復成功為止。咱們這里幾何體比較簡單，直接點OK。

模型樹中只查看曲線curves，非常幸運，都是紅色的線，修復成功了。

保存下，繼續(xù)畫網(wǎng)格咯。

2.5 劃分網(wǎng)格

還是用最簡單粗暴的均勻非結構網(wǎng)格粗略來劃分。

先設置整體網(wǎng)格大小，上方Mesh->Global Mesh Setup整體網(wǎng)格設置，在左下方的設置中，將Global Element Seed Sizes整體網(wǎng)格尺度中的Max element最大單元設為4，即讓整體網(wǎng)格尺度為4mm，OK確認。

再來生成網(wǎng)格，上方Mesh->Compute Mesh計算網(wǎng)格，劃分非結構網(wǎng)格。左下方的設置欄中，保持原設置，即Mesh Type選擇Tetra/Mixed四面體單元。Mesh Method網(wǎng)格劃分方法選擇Robust（Octree）。單擊Compute或者OK都行的，讓它來劃分網(wǎng)格吧。

右下方會有信息冒出來，還有個進度條在走，稍候片刻，妥了，網(wǎng)格畫好。

用Solid+Wire實體線框顯示Shell殼網(wǎng)格（邊界面上網(wǎng)格）的樣子

切片展示體網(wǎng)格的樣子

雖然丑了點，但是大概算算也夠用了。

最上方Info->Mesh Info，查看網(wǎng)格信息。

--- Mesh Info --- Element types :NODE : 92LINE_2 : 3886TETRA_4 : 390192TRI_3 : 38606 Element parts :BODY_IMP : 390192IMP_BLADE_LEADING : 1405IMP_BLADE_PRESSURE : 6761IMP_BLADE_SUCTION : 6934IMP_BLADE_TIP : 266IMP_EXT_HUB : 788IMP_EXT_SHROUD : 1056IMP_HUB : 9159IMP_INLET : 2177IMP_OUTLET : 3297IMP_SHROUD : 10741 Total elements : 432776 Total nodes : 75076 Min : -136.315 -136.301 -6.11409 Max : 136.314 136.302 64.0922

2.6 輸出網(wǎng)格

先Save一下Project，然后來輸出網(wǎng)格。

右上方Output Mesh->Write input，輸出網(wǎng)格。

再提醒你保存工程，那就Yes再保存下。

然后在跳出來的目錄中選擇剛才保存的工程名打開。

在Ansys Fluent設置窗口中保持Grid dimension網(wǎng)格維數(shù)為3D三維（咱們這是三維問題）；Scaling縮放為No不縮放；Output file中把名字改成“fluent_imp”表示為葉輪流道網(wǎng)格。

設置好后，單擊Done，即可完成輸出。

當右下方信息欄中出現(xiàn)“Done with translation.”就表示網(wǎng)格輸出結束了。可以在文件夾下找到FLUENT的網(wǎng)格文件“fluent_imp.msh”。

至此，葉輪流道的網(wǎng)格劃分完畢，保存工程，關掉ICEM，咱們繼續(xù)劃分蝸殼流道的網(wǎng)格。

見下篇。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的离心泵CAE_2_ICEM剖分网格_2_叶轮流道的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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