8 - 2020

ICEM CFD, Fluent Meshing или Ansys Meshing? Как выбрать инструмент для построения расчетной сетки

Андрей Павлевич
Директор по консалтинговым проектам АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс».
Николай Староверов
Технический директор АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс».

Пользователям инструментов CFD постоянно приходится сталкиваться с необходимостью построения высококачественных сеток для расчетов, предназначенных для решения широкого спектра задач: аэродинамики, оценки температурного состояния, моделирования мультифазных течений и т.д. От качества, топологии и структуры расчетной сетки зависит множество прямых и косвенных факторов, оказывающих влияние на результат, из которых наиболее известным является величина Y+. Так какой из представленных в линейке продуктов Ansys выбрать? Какой пакет можно быстрее всего освоить? Какие типы сеток доступны для генерации?

Ansys ICEM CFD для построения структурированных сеток

Исторически сложилось так, что несомненным лидером в линейке сеточных генераторов в плане функциональности является Ansys ICEM CFD, позволяющий строить структурированные (Hexa) и неструктурированные (Hexa/Tet) стеки с возможностью кастомизации параметров и настроек. Помимо всего прочего, в нем имеется геометрический модуль, позволяющий построить поверхностную геометрию с нуля прямо в окне сеточного генератора. Кроме того, неотъемлемым достоинством этого инструмента является возможность импорта и диагностики существующей модели в самых популярных и общепринятых геометрических форматах.

Интерфейс Ansys ICEM CFD

Интерфейс Ansys ICEM CFD

Структурированная блочная сетка в Ansys ICEM CFD

Структурированная блочная сетка в Ansys ICEM CFD

Анализируя практику мирового научного сообщества в контексте решения задач обтекания летательных аппаратов, винтов и профилей, можно с уверенностью заявить, что в части построения многоблочных структурированных сеток Ansys ICEM CFD является лидером. Простота и гибкость в сочетании с интеллектуальным подходом к построению блочной топологии позволят контролировать каждый узел или ячейку в многомилионной сетке.

Обилие опций и возможностей Ansys ICEM CFD может отпугнуть новичка. Понимание концепции дробления блоков, чем­то отдаленно напоминающей процесс работы скульптора, приходит не сразу. Однако если освоить Ansys ICEM CFD, то не исключено, что любой другой инструмент может и не понадобиться. Тем более что Ansys ICEM CFD позволяет экспортировать сетки в различных форматах для множества сторонних расчетных кодов и не только для CFD.

Ansys Meshing для неструктурированных сеток

Сеточный генератор Ansys Meshing хорошо знаком пользователям, занимающимся прочностными расчетами. Основное преимущество представленного инструмента — универсальность, удобство, высокая степень автоматизации и, конечно же, дружественный интерфейс. Также предусмотрена возможность параметризовать фактически каждый элемент настройки сетки, поскольку данный продукт по умолчанию используется в компоненте Mesh среды Ansys Workbench. Сеточный генератор Ansys Meshing позволяет строить неструктурированные (Hexa/Tet) сетки и создавать призматические слои (Inflation).

Интерфейс Ansys Meshing

Интерфейс Ansys Meshing

 

Для широкого спектра задач этого более чем достаточно, тем более что работа происходит в автоматизированном режиме с минимумом настроек. Однако для построения сеток высокого качества с учетом топологических особенностей объекта, например структурированной гексаэдрической, необходимо предварительно декомпозировать геометрию (сегментировать поверхности, ввести дополнительное построение и т.п.). Причем делать это нужно не в самом Ansys Meshing, а в геометрическом препроцессоре, что не всегда бывает удобно и понятно для начинающих. Но преимущество Ansys Meshing заключается в том, что он гарантирует высокое качество расчетной сетки. Вы никогда не получите сетку с отрицательными объемами и другими недостатками, которые проявятся на первых же итерациях численного моделирования. Благодаря универсальности продукта специалист, освоивший Ansys Meshing, сможет создавать расчетные сетки не только для задач CFD, но и для расчетов прочности.

Ansys Fluent Meshing для комплексного построения сеток

По­настоящему весь потенциал сеточных генераторов, используемых для построения неструктурированных сеток для задач CFD, раскрывается в Ansys Fluent Meshing. Как известно, все новое — это хорошо забытое старое, поэтому в основе пакета лежат его предшественники TGrid и Gambit. Данный инструмент интегрирован с пакетом Ansys Fluent, что совсем исключает (или минимизирует) любые ошибки передачи исходной сетки в решатель. Из года в год Ansys Fluent Meshing развивается, дополняется улучшениями и полезными нововведениями, повышая планку качества и уровень удобства работы пользователя.

Интерфейс Ansys Fluent Meshing

Интерфейс Ansys Fluent Meshing

Принцип построения сетки в Ansys Fluent Meshing несколько отличается от других сеточных генераторов линейки Ansys. Поверхности геометрической модели сразу же разбиваются сеткой еще на стадии импорта, поэтому все дальнейшие операции производятся исходя из этой особенности инструмента. Основная мощь пакета — это встроенные сценарии для работы с «чистой» и «грязной» геометрией, позволяющие практически в три клика построить высококачественную сетку даже для сложных многокомпонентных сборок. Кроме того, стоит отметить широкий набор инструментов для редактирования, диагностики и «лечения» проблемных сеток. В дополнение ко всему вышеперечисленному Ansys Fluent Meshing может генерировать сетки размерностью до миллиарда конечных объемов. Все это, вместе с уникальной технологией заливки объемной сетки TGrid, гарантирует высокое качество ее элементов даже без процедур сглаживания.

Что в итоге

Зачем в линейке Ansys целых три инструмента для создания сетки? Пожалуй, это тот самый случай, когда наличие множества альтернатив более чем оправданно. Каждый из инструментов обладает уникальными возможностями, которые могут быть востребованы специалистами.

Ansys ICEM CFD позволяет работать с геометрией, выявляя и исправляя проблемные участки без применения CAD­программ, а также создавать высококачественные структурированные гексаэдрические сетки блочным способом. Ansys Meshing — простой, надежный, интуитивный, гибкий и автоматизируемый инструмент для неструктурированных сеток. Альтернативная философия построения сеток в Ansys Fluent Meshing позволяет получить высокое качество объемных элементов благодаря возможности управления поверхностными элементами сетки сразу после импорта геометрии. Линейка сеточных генераторов Ansys гарантирует создание качественной расчетной сетки любого объекта и любой степени сложности.

Освоить все три сеточных генератора — Ansys ICEM CFD, Ansys Meshing и Ansys Fluent Meshing — можно с помощью курсов сервиса дистанционного обучения CADFEM eLearning.