Case 2 二维结构网格生成方法实例----喷管

第一部分 创建几何模型

(相关资料图)

P1(-0.5,0,0)  P2(0.5,0,0)  点集为R(x)=[(0.1+x2)/Π]0.5,区间为（-0.5，0.5，0.01）

1.创建curve：连接各点

2.定义part：左侧直线C1为in；右侧直线C3为out；下侧直线C2为axis；上侧曲线C4为wall。

第二部分 创建Block

分析结构与映射关系应如下

创建block步骤：blocking标签栏下create block→initialize block，在type下拉栏中选择2D planar，点击apply。结果如下图：

第三部分 建立geometry与block之间的映射对应关系

注：二维问题中Edge到Curve的映射与三维问题中Face到Surface的映射实质上是给定了网格计算的边界条件，因此映射的合理性与精准性将直接影响网格生成的质量。此例的映射关系较为简单。

Step1：点击blocking标签栏下的associate，点击associate vertex，进行点映射，在entity中选择point，由于本题中的vertex与point为重合状态，只需要鼠标左键点击两次，直至该点处出现红色∟即为映射成功。

Step2：建立线映射，点击blocking标签栏下的associate，点击associate edge to curve，点击需要对应的边，鼠标中键确定，再点击对应的curve，再次使用鼠标中键确定

第四部分 定义网格节点数

由于ICEM是基于block生成网格的，也就是首先生成block的网格，再依靠映射关系将block的网格节点坐标通过计算生成geometry的网格坐标。

Step1：点击blocking标签栏下的pre-mesh params，点击edge params，选择左侧直线，设置节点数为21，确认将mesh law设置为Bigeometric，spacing1和spacing2为0（表示网格边界不加密），勾选copy parameters，下拉栏可选为 to all parallel edges，点击apply

Step2：同理设置上下侧为节点51。

Step3：勾选模型树blocking下面的pre-mesh

Step4：检查网格质量

点击blocking标签栏下的pre-mesh quality histograms，在criterion中先选择determinant 2x2x2，勾选active parts only，点击apply。

同理采用angle再次进行测试：

注：结构化网格常用determinant 2x2x2，网格质量表示的是网格中节点的最小雅可比矩阵行列式与最大雅可比矩阵行列式的比值，理论分布在-1与1之间，0代表网格是一条线，1代表为矩形单元，负值表示发生反转，理论上网格质量在0.1以上即可，实际应用时常要求使网格质量达到0.5

Angle网格测量表示网格单元内存在的最小夹角，值的范围在0-90，越大越好

Step3:保存网格，模型树右击pre-mesh，点击convert to unstruct mesh（fluent能识别），再save mesh as

Step4：选择求解器，标签栏output mesh中select solver并选择ansys fluent，点击apply

Step5：output mesh标签栏→write input，弹出框后先点击保存，然后弹出框选择No，再点击step3的文件，更改output名为nozzle并选定路径，得到.msh后缀文件。

第五部分 喷管的数值计算及后处理

Step1：定义网格三步：read case（导入） check（要求minimum volume大于0） ；定义网格单位 scale 单位选择为m，单击scale一次（不能多点击）

Step2：定义求解模型：

A.求解器solve栏选择axisymmetric，选择二维轴对称基于压力稳态隐式求解器

B.点击model→energy，由于为可压缩流动，勾选energy equation复选框

C.点击model→viscous，选择湍流模型，雷诺数较大可忽略粘性对流动的影响，选择inviscid（无粘性流动）

D.material→fluid→air，在density下拉栏选择idea-gas，单击change/create，再点击close

E.点击cell zone condition，在task page中找到operating condition，本例中边界条件给定值均为绝对压力，为了便于设置边界条件，将operating pressure设置为0，由于流体受重力影响较小，不勾选gravity选项。

Step3：定义边界条件：

A. 定义对称轴，zone栏点击axis，type下拉栏选择axis

B. 定义入口，zone栏点击in，在type栏选择pressure-inlet的边界条件，定义gauge total pressure为101325，supersonic/initial pressure为9000，total temperature为300.

C. 定义出口，zone栏点击out，在type栏选择pressure-outlet的边界条件，定义gauge total pressure为3738.9pa，total temperature为300.

D. 定义壁面，zone栏点击wall，type栏下拉选择wall

（在ICEM中定义part时尽量正确定义in out wall等，可减少在fluent中的定义过程）

Step4：初始化流场和计算

A. 初始化流场：solution→solution initialization，选中standard initialization，在compute from下拉栏选择in，点击initialize

B.定义收敛条件：solution→monitor→residual，勾选plot，设定各参数的收敛残差值为1e-5

C.定义监视器：solution→monitor，在surface monitor中点击create，勾选plot，在report type下拉栏选择mass flow rate，在surface栏中选择out，检测出口处流量变化

D.在run calculation中设置迭代次数number of iteration为500，大概100步收敛，

结果如下

step5：后处理（云图）

A. 先展示全部，result中点击graphic，mirror planes一栏点击axis，点击apply

B.在result中打开graphic中的contour，勾选filled，在contours of中依次选择velocity magnitude，static pressure，static temperature，显示速度标量，静压和静温云图。

C. 显示迹线图：在result中打开graphic中的pathlines，style下拉选择line-arrows，单击attribute，弹出框中设置scale为0.05，path skip设置为2，在release from surfaces中选择in，点击compute和display

D.显示壁面和对称轴沿x方向的马赫数分布，并于一维结果作比较，plot→xyplot，plot direction定义x为1，y为0.（x轴方向），在y axis function中选择velocity mash number。在surface中选择axis和wall，单击plot