本節書摘來自異步社群《fluent 14.0超級學習手冊》一書中的第3章，第3.3節,作者： 唐家鵬 更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。
fluent 14.0超級學習手冊
與衆多的前處理軟體相比，ansys icem cfd在結構化網格劃分方面有着巨大的優勢。其強大的結構化網格劃分功能使其在cfd前處理過程中得到了及其廣泛的應用，本節将介紹ansys icem cfd14.0的基本特點和用法。
3.3.1 ansys icem cfd基本功能
ansys icem cfd是一款世界頂級的cfd/cae前處理器，為各種流行的cfd/cae軟體提供高效可靠的分析模型。ansys icem cfd 14.0的工作界面如圖3-29所示。
https://yqfile.alicdn.com/60b02972be8b30d59ad7c901e345c9f03aee4660.png" >
下面從模型接口、幾何功能、網格劃分、網格編輯等幾個方面簡單介紹該軟體的基本功能。
1．強大的模型接口
ansys icem cfd模型接口具體功能如圖3-30所示。
2．幾何體構造及編輯功能
幾何體構造及編輯功能包括：建立點線面體、幾何變換（平移、旋轉、鏡面、縮放）、布爾運算（相交、相加、切分）、進階曲面造型（抽取中面、包絡面）、幾何修複（拓撲重建、閉合縫隙、縫合裝配邊界）。
3．豐富的網格類型
網格類型包括四面體網格（tetra meshing）、棱柱網格（prism meshing）、六面體網格（hexa meshing）、棱柱形網格（pyramid meshing）、o形網格（o-grid meshing）、自動六面體網格（autohexa）等。下面重點介紹ansys icem cfd最典型的3種網格劃分模型。
（1）四面體網格。
四面體網格适合對結構複雜的幾何模型進行快速高效的網格劃分。在ansys icem cfd中，四面體網格的生成實作了自動化。
系統自動對ansys icem cfd已有的幾何模型生成拓撲結構，使用者隻需要設定網格參數，系統就可以自動快速地生成四面體網格，如圖3-31所示。系統還提供豐富的工具使使用者能夠對網格品質進行檢查和修改。
tetra采用8叉樹算法來對體積進行四面體填充并生成表面網格。tetra具有強大的網格平滑算法，以及局部适應性加密和粗化算法。
對于複雜模型，ansys icem cfd tetra具有如下優點。
基于8叉樹算法的網格生成。
快速模型及快速算法，模組化速度高達1 500 cells/s。
網格與表面拓撲獨立。
無須表面的三角形劃分。
可以直接從cad模型和stl資料中生成網格。
控制體積内部的網格尺寸。
采用自然網格尺寸（natural size）單獨決定幾何特征上的四面體網格尺寸。
四面體網格能夠合并到混合網格中，并實施體積網格和表面網格的平滑、節點合并和邊交換操作。圖3-32為采用tetra生成的棱柱和四面體混合網格。
單獨區域的粗化。
表面網格編輯和診斷工具。
局部細化和粗化。
為多種材料提供一個統一的網格。
（2）棱柱型網格。
prism網格（棱柱型網格）主要用于四面體網格中對邊界層的網格進行局部細化，或是用在不同形狀網格（hexa和tetra）之間交接處的過渡。與四面體網格相比，prism網格的形狀更為規則，能夠在邊界層處提供更好的計算網絡。
此外針對物體表面分布層問題，特别加入了prism正交性網格，通過内部品質（quality）的平滑性（smooth）運算，能夠迅速産生良好的連續性格點。
（3）六面體網格。
在ansys icem cfd 14.0中，六面體網格劃分采用了由頂至下和自底向上的“雕塑”方式，可以生成多重拓撲塊的結構和非結構化網格，此外，友善的網格雕塑技術可以劃分任意複雜的幾何體純六面體網格，如圖3-33所示。整個過程半自動化，使用者能在短時間内掌握原本隻能由專家進行的操作。
另外，ansys icem cfd還采用了先進的o-grid等技術，使用者可以友善地在ansys icem cfd中對非規則幾何形狀劃分出高品質的“o”形、“c”形、“l”形六面體網格，如圖3-34所示。
https://yqfile.alicdn.com/fb399e9ce2f79ed549eb2c0e6c6dced469912eba.png" >
ansys icem cfd的網格工具還包括網格資訊預報、網格裝配工具、網格拖動工具。
4．網格編輯功能
網格編輯功能具體如下。
網格品質檢查功能（多種評價方式）。
網格修補及光順功能（增删網格/自動smooth/縫合邊界等）。
網格變換功能（平移/旋轉/鏡面/縮放）。
網格劈分功能（細化）。
網格節點編輯功能。
網格類型轉換功能（實作tri→quad/quad→tri/tet→hexa/所有類型→tet的轉換）。
工程應用中經常采用網格自動劃分實作模型的網格劃分，一般操作的基本步驟如下。
（1）導入幾何模型并修整模型。
（2）建立實體與邊界，根據模型建立實體（body），根據具體表面建立邊界（part）。
（3）指定網格尺寸，首先指定全局網格尺寸及合适的網格類型，然後劃分并進行網格光順處理。
（4）生成網格并導出，指定cfd/cae軟體和輸出檔案。
3.3.2 ansys icem cfd 14.0的操作界面
由于篇幅所限及版本更新較快，這裡隻簡單介紹ansys icem cfd 14.0版本的網格編輯器界面的基本用法。
1．ansys icem cfd 14.0菜單
在圖形顯示區的右上角有一串功能菜單（manager），主要包括網格項目管理、設定和檔案輸入輸出等，下面簡單說明這些基本菜單。
file：檔案菜單提供許多與檔案管理相關的功能，如打開檔案、儲存檔案、合并和輸入幾何模型、存檔工程，這些功能友善了管理ansys icem cfd14.0工程。
edit：編輯菜單包括回退、前進、指令行、網格轉化為小面結構、小面結構轉化為網格、結構化模型面。
view：視圖菜單包括合适視窗、放大、俯視、仰視、左視、右視、前視、後視、等角視、視圖控制、儲存視圖、背景設定、鏡像與複制、注釋、加标記、清除标記、網格截面剖視。
info：資訊菜單包括幾何資訊、面的面積、最大截面積、曲線長度、網格資訊、單元體資訊、節點資訊、位置、距離、角度、變量、分區檔案、網格報告。
settings：設定菜單包括正常、求解、顯示、選擇、記憶體、遠端、速度、重新開機、網格劃分。
help：幫助菜單包括啟動幫助、啟動使用者指南、啟動使用手冊、啟動安裝指南、有關法律。
2．模型樹
模型樹位于操作界面左側，通過幾何實體、單元類型和使用者定義的子集控制圖形顯示。
因為有些功能隻對顯示的實體發生作用，是以目錄樹在孤立需要修改的特殊實體時展現了重要性。用滑鼠右鍵單擊各個項目可以友善地進行相應的設定，如顔色标記和使用者定義顯示等。
3．消息視窗
消息視窗顯示ansys icem cfd提示的所有資訊，使使用者了解内部過程。視窗顯示操作界面和幾何、網格功能的聯系。在操作過程中時刻注意消息視窗是很重要的，它将告訴使用者程序的狀态。
儲存指令将所有視窗内容寫入一個檔案，檔案路徑預設在工程打開的地方。
日志選擇按鈕選中狀态時将隻儲存使用者特定的消息。
3.3.3 ansys icem cfd 14.0的檔案系統
ansys icem cfd 14.0在打開或者建立一個工程時，總是讀入一個擴充名為prj（project）的檔案，即工程檔案，其中包含了該工程的基本資訊，包括工程狀态及相關子檔案的資訊。
一個工程可能包含的子檔案及檔案說明如下（以“name”代表檔案名）。
name.tin（tetin）檔案：幾何模型檔案，在其中可以包含網格尺寸定義的資訊。
name.blk（blocking）檔案：六面體網格拓撲塊檔案。
domain.n檔案：結構六面體網格分區檔案，n表示分區序号。
name.uns（unstructured）檔案：非結構網格檔案。
multi-block檔案：結構六面體網格檔案，包含各個分區的連結資訊，在輸出網格用它來連結各個網格分區檔案。
name.jrf檔案：操作過程的記錄檔案，但不同于指令記錄。
family.boco（boundary condition）、boco和name.fbc檔案：邊界條件檔案。
family_topo和top_mulcad_out.top檔案：結構六面體網格的拓撲定義檔案。
name.rpl（replay）檔案：指令流檔案，記錄ansys icem cfd的操作指令碼，可以通過修改或編寫後導入軟體，自動執行相應的操作指令。
說明：對于已經劃分網格的模型，當其幾何參數發生改變，而幾何元素的名稱及所屬的族名稱沒有發生變化時，就可以通過讀入指令流檔案重新執行所有指令，進而很友善地再生成網格，利用該功能通過記錄一個模型網格劃分的指令流，建立這類模型的操作子產品将會節省大量時間。
3.3.4 ansys icem cfd 14.0的操作步驟
首先介紹ansys icem cfd 14.0中滑鼠和鍵盤的基本操作，具體如表3-15所示。
https://yqfile.alicdn.com/8677dba80519e80a7cb62762175896f89a05623e.png" >
ansys icem cfd 14.0的功能非常強大，不但能進行非結構化網格的劃分，還能夠進行結構化網格的劃分。劃分結構化網格是ansys icem cfd 14.0的強項，也是使用者使用該軟體的主要目的。下面主要針對怎樣使用ansys icem cfd 14.0進行結構化網格劃分來說明這個軟體的用法。
如果計算模型比較簡單，可以直接使用ansys icem cfd 14.0的工具來建立幾何模型，但是ansys icem cfd 14.0的模組化功能還不夠強大，一般的模型需要在catia或其他cad軟體中建立再導入進來。下面假設已經在catia中建立了一個模型，介紹怎樣将模型導入并利用ansys icem cfd 14.0劃分結構化網格。
1．導入幾何體。
執行file→geometry→open geometry指令，選擇好檔案後在出現的對話框中進行相應的設定，即可将幾何檔案導入。在這裡還可将其他類型的檔案導入，如msh檔案等。導入之後就可以進行相關操作了。
2．幾何操作
一般導入的幾何體是非常粗糙的，還需要在ansys icem cfd 14.0中進行相應的修改，不過這裡建議在catia等cad軟體中将幾何模型盡量簡化。圖3-35為在對幾何體進行操作時經常用到的一些工具。
對導入進來的幾何體進行相關的幾何操作，以此得到想要的拓撲結構。隻有得到很好的拓撲結構，才能更好地進行後續的操作。
3．建立拓撲結構并與幾何模型關聯
在處理好幾何體之後，接下來就要建立幾何模型的拓撲結構。建立的方法是單擊blocking标簽。其中的一些主要工具說明如圖3-36所示。
通過這些工具可以建立幾何模型的拓撲結構，以及與幾何模型對應的邊和點。
4．劃分網格工具
在建立了幾何模型的拓撲結構之後，接下來就是設定網格劃分參數。單擊mesh标簽，設定網格參數，如圖3-37所示。根據幾何線的長度以及流場的情況來設定網格劃分參數。
https://yqfile.alicdn.com/b65a5829068987d586d9941714c362aabb5f0e77.png" >
5．設定求解器
在完成網格劃分以後，需要設定求解器，并輸出為相應格式并儲存，如圖3-38所示。
3.3.5 ansys icem cfd 14.0應用執行個體
下面介紹一個劃分結構化網格的執行個體，讓讀者對ansys icem cfd 14.0的功能有一個初步的了解，如果想進一步學習，請參看ansys icem cfd14.0的幫助檔案。
1．執行個體描述
fluent常用來計算機翼的空氣動力學性質，圖3-39所示為一個機翼三維模型，為了計算其外部繞流，需對其外部區域劃分網格。在本例中，導入icem cfd的幾何模型中已經包含了整個計算區域的模型。
2．打開幾何體
首先将幾何檔案tin複制到工作目錄下面。然後執行file→open geometry指令，選擇檔案，單擊accept按鈕，即可将.tin中建立的圖形讀入ansys icem cfd 14.0，如圖3-40所示。
在這個幾何體中，點、曲線和曲面均已經被分類并命名，如圖3-41所示，是以可以直接進入分塊的過程。
https://yqfile.alicdn.com/fb1e3059c70581af3040f7111246ce4b68cab6cb.png" >
3．建立塊
（1）執行file→replay scripts→replay control指令，開始記錄在建立塊的過程中輸入的所有指令。以後在劃分幾何形狀相同但尺寸有所不同的幾何體的結構化網格時，隻要将新幾何體調入ansys icem cfd之後，将這個記錄指令的檔案調入執行即可，而不必進行重複的操作。該功能在進行大量而且形狀相似的幾何體的結構化網格劃分時特别有用。
（2）選擇blocking→create block→initialize block，打開建立塊的面闆，如圖3-42所示，預設的類型為3d bounding box。先确認是否選擇了該類型，然後在part中輸入fluid，單擊apply按鈕，在體周圍建立初始的塊。
（3）在顯示樹中，确認曲線被選中，并且曲線名字不被選中。右擊geometry→curves→show curve names，關閉顯示曲線名稱。同樣确認所有的曲面不顯示。打開blocking→vertices，并右擊vertices→numbers，顯示點的數字。初始化塊顯示如圖3-43所示。
在顯示樹中選擇points→show point names，顯示點。
（4）選擇blocking→split block→split block。從split method下拉清單中選擇prescribed point，如圖3-44所示。
單擊edge按鈕，并選擇25～41線段，單擊滑鼠中鍵表示确定所選。點25和點41是這條線的端點，單擊point按鈕，并選擇機翼翼根上，如圖3-45所示。
https://yqfile.alicdn.com/a06e51a4bcd1dd9cba2abfc7a28c993a1d1bb3eb.png" >
單擊apply按鈕，即完成了通過指定點來分塊，如圖3-46所示。
（5）同樣，選擇由點70和點41定義的邊。并選擇（見圖3-47）作為prescribed point來打斷這條邊。完成之後的塊顯示如圖3-48所示。
（6）劃分線69～70，得到如圖3-49所示的塊。
（7）劃分線69～104，得到如圖3-50所示的塊（局部）。
（8）用翼稍的劃分線105～111，得到如圖3-51所示的塊（局部）。
至此，塊的劃分已經完成，完成後的塊如圖3-52所示。
https://yqfile.alicdn.com/07fd2cdaaf28da339e383ca1bb5bfc8d902bd5c7.png" >
4．關聯點
為了保證塊的邊與幾何體有合适的關聯，必須将塊頂點投影到幾何體的指定點上，然後将塊邊界投影到曲線上。
（1）在顯示樹中分别右擊blocking→vertices→numbers和geometry→points，顯示塊和幾何體的點。
（2）選擇blocking→associate→associate vertex，将會顯示一個選擇面闆，如圖3-53所示。確定關聯的實體為point。
（3）單擊vertex按鈕，選擇vertex104，單擊滑鼠中鍵确認所選。單擊point按鈕，選擇，單擊apply按鈕，完成vertex104關聯。
以同樣的方法，關聯vertex128,vertex105、vertex129、vertex164、vertex158、vertex165、vertex159和wing.46。完成後的塊如圖3-54所示。
5．調整點的分布
由于隻是關聯的機翼表面的特征點，造成vertex的分布不合理，是以需要調整vertex的分布。單擊blocking工具欄中按鈕，打開move vertices面闆，單擊按鈕，選中modify x項，如圖3-55所示。這樣的操作将以標明參考點的x坐标為标準，把被移動點的x坐标調整為與參考點的x坐标相同。
單擊ref.vertex框後面的按鈕，然後選擇參考vertex，此處選擇vertex164。
單擊vertices to set框後面的按鈕，然後選擇需要調整的vertex，此處選擇vertex73、74、110、134、152、170，單擊滑鼠中鍵确認所選，單擊apply按鈕完成調整。調整後的塊如圖3-56所示。
用同樣的方法，以vertex 165為參考點，調整vertex 89、90、111、135、153、171，得到最終調整的塊如圖3-57所示。
6．建立機翼附近飛映射關系（邊關聯）
（1）打開curve名和vertex名。
（2）單擊blocking工具欄中的按鈕，打開塊調整面闆，單擊按鈕，變成将edge關聯到curve。
（3）單擊按鈕，然後選擇edge105-104-128-129（翼根處的3條edge分别是105-104、104-128、128-129）。
（4）單擊按鈕，然後選擇曲線f_78e77，單擊滑鼠中鍵确認所選，單擊apply按鈕完成關聯。
用同樣的方法關聯edge105-129到曲線box8.01e102、關聯edge165-164-158-159到曲線f_142e33、關聯edge165-159到曲線box8.01e100、關聯edge165-105到曲線crv.23、關聯edge159-129到曲線crv.25。
關聯後的edge都變成了綠色，如圖3-58所示。
7．建立機翼外部的o形塊
（1）選擇blocking→split block→ogrid block，選中around block和absolute，并将offset設定為30，如圖3-59所示。
（2）單擊增加select block（s）圖示，選擇如圖3-60所示的塊，單擊滑鼠中鍵确認所選。此步選擇代表機翼本體的塊，在機翼的外圍表面生成o形網格。
（3）單擊apply按鈕建立o形塊，形成的塊如圖3-61所示。
8．删除無用的塊
因為cfd計算流場時，機翼本體的網格是不參與計算的，是以要把代表機翼本體的塊删除。選擇blocking→split block→delete block，再選擇代表機翼本體的塊，單擊滑鼠中鍵确認所選，然後單擊apply按鈕删選中的塊。
9．定義網格節點分布
（1）選擇blocking→pre-parameters→edge params，選中copy parameters，并在method後選擇to all parallel edge。選擇edge後再選擇需要設定的邊，輸入設定參數即可，如圖3-62所示。
按表3-16設定各邊的參數。
https://yqfile.alicdn.com/1b9a39589b8d151cbdc433088981f36283dab7e8.png" >
設定完成後，塊的建立全部完成，此時最好儲存塊檔案，執行file→blocking→save blocking as指令，在彈出的對話框中輸入檔案名，将儲存一個.blk檔案。
10．生成網格
在模型樹中選擇model→blocking→pre-mesh，即可完成網格的劃分。完成後的計算域外部網格如圖3-63所示。
觀察機翼表面，如圖3-64所示。觀察内部網格，如圖3-65所示，可以看出網格品質較好。
https://yqfile.alicdn.com/e4375ec6550834cec569428e5625d3c1eedd61a8.png" >
11．檢查網格品質
通過選擇blocking→pre-mesh quality可以檢查網格品質。圖3-66為以預設标準“determinant 2×2×2”判斷的網格品質。
https://yqfile.alicdn.com/02751573066f9d2e149b814a9efbc9356d820e2f.png" >
12．輸出msh檔案
接下來要将網格檔案導出成為ansys fluent能夠讀入的msh檔案。
（1）用滑鼠右鍵單擊模型樹中的pre-mesh，選擇convert to unstruct mesh，将網格轉換成非結構網格。
（2）選擇output→select solver，在彈出的如圖3-67所示的面闆中選擇ansys fluent（對應的ansys fluent版本為14.0）。
（3）選擇boundary condition，在彈出的如圖3-69所示的面闆中對邊界條件進行設定。
（4）選擇output→write input，在出現的save current project first面闆中選擇no。在出現的選擇檔案對話框中選中相應的檔案後，出現如圖3-69所示的輸出msh檔案對話框，在這裡進行相應的設定之後，單擊done按鈕即可輸出msh檔案到指定路徑，這樣fluent軟體就可以将這個檔案導入了。
https://yqfile.alicdn.com/5bf83189057afba7c8e5cfd01112703bf8cf2354.png" >