【Fluent Meshing】10：面网格修复

面网格在Fluent Meshing网格划分流程中处于核心地位，可以说拥有高质量的面网格是生成高质量体网格的基本前提。因此，在生成体网格之前，通常需要对面网格进行质量诊断检查，同时修复不满足要求的面网格问题。本文描述在Fluent Meshing中进行面网格修复常用的操作技巧。

下图所示为面网格修复在Fluent Meshing网格划分流程中所处的位置。

1 查看问题网格

面网格中常见的问题包括：自由边、多重边

1.1 自由面网格

• 对于理想的封闭边界面，网格单元边线应该是两个三角形或四边形的连接线。

• 自由边（Free Edge）通常是只属于某一个网格面的边线，自由边形成的原因包括：（1）网格中的孔洞；（2）零厚度的壁面

• 自由边上的网格节点均为自由节点（Free Nodes）

导入几何后，可通过在工具栏中激活选项Free Faces选择显示自由面

如下图所示蓝色显示的网格面即自由面。

如下图所示独立与体网格之外的无厚度面网格也可称之为自由面。

1.2 多重边

• 多重边通常是多个网格面的交线（超过两个网格面）

• 多重边不一定对网格有危害，需要视具体情况而定

通过激活工具栏选项Multi Faces可查看面网格中的多重边

如下图所示的T型面的交线位置网格即被视作多重边。

如下图所示由于网格塌陷而形成的多重边。

2 修复面网格问题

修复面网格通常可采用的方式包括：

• 通过Smoothing及Swapping方式消除高度歪斜的面网格

• 通过projecting去除高度扭曲的面网格

• 通过Remeshing或Retriangulating对问题严重的面网格进行重新划分

通常面网格修复包含两步操作：

• 使用Diagnostic工具进行全局修复（对象级别上修复）

• 大范围修复网格连接性问题

• 将低质量的歪斜面网格数量降至最低

• Smoothing/improve进行局部修复边界网格（节点级别上修复）

• 修复网格连接性问题（小范围修复）

• 将低质量的歪斜网格数量降低至零

注：为得到高质量的体网格，建议将面网格歪斜率（skewness）控制在0.7以下

2.1 对象诊断

在全局范围对几何或网格进行诊断并处理，可以在全局范围上消除问题网格。

• 右键选择要进行诊断的对象，点击弹出菜单项Diagnostics → Connectivity and Quality…可弹出Diagnostic Tools对话框

如下图所示，在诊断工具对话框中，可以针对对象处理常见的网格问题，如自由面、多重边、自相交等问题进行诊断检查并处理。

点击对话框中的Summary按钮可以输出诊断结果。

2.2 常用的面网格诊断工具

1、Free

选择Diagnostic Tools对话框中Issure下选项Free，可对模型中的自由对象进行处理。

包括三种方式：

• Merge Node：通过设定容差对节点进行合并。

• Stitch：修复边上的节点不一致。

• Delete：根据条件删除网格

2、Multi

清理模型中的多重面和多重边。

包括四种模式：

• Delete Fringes：清理边缘的多重网格面，处理方式与Free nodes相同

• Delete overlaps：清理重叠面和多重面

• Disconnect：将两个相连接的网格面分割开

• All Above：默认选项，执行上面三种选项

如下图所示为通过Multi方式清理重叠网格面。

3、Self Intersections

通过选择选项Self Intersections可清理模型中的网格相交问题。

Self Intersections包括两个选项：

• Fix Self Intersections：将边界分离开

• Fix Folded Faces：清理面网格上的折叠网格

注：Free, Multi 及 Self-Intersection是最为重要的三种诊断工具，在面网格准备过程中使用频率非常高。

2.3 网格质量诊断

通过诊断工具对话框中的Quality标签页可以实现全局范围的网格质量诊断。如下图嗾使。

应用流程：

• 从Boundary Zones列表中选择需要进行网格质量诊断的区域

• 选择要进行网格质量诊断处理的操作，如图中所示的：General Improve、Smooth、Collapse、Delaunay Swap。

  

  

  

• Dealauney Swap：检查共享一条网格边的每一对网格面，并尝试翻转该网格边，若这样做能够有利于提高网格质量的话，则保留修改后的网格。(受Feature Angle及Preserve Boundary设置的限制)

• Collapse：合并成对的节点、边或面。如果选择了一对节点，则删除两个节点，并在两个节点的中点创建一个新节点。如果选择三角形面，则该面在面心处折叠成单个节点。该命令操作非常“粗暴”，建议针对歪斜率>0.9的网格使用

• Smooth：移动歪斜网格周围的节点到其与之相邻的网格节点之间的中间位置。对象的特征边会被保留。为了保留更多的特征，用户需要对特征边线附近网格进行局部加密。

• General Improve：使用多种技术尝试满足质量标准。建议用于如偏斜度> 0.7。

• 设置参数Feature Angle，该参数用于保护模型特征

• 0°表示保护所有节点

• 90°表示保护90~180°的网格节点

• 180°表示不保护任何节点

• Preserve Boundary：保护面网格的边界节点

3 快捷键

下图所列为面网格修补常用的一些快捷键。

Fluent Meshing系列后面还有很多内容，但我突然不怎么想更新了。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道