离心泵蜗壳画法_网格剖分

针对本科毕设中所涉及到的离心泵数值分析和性能计算，将用最简单粗暴的方法，讲解如何基于CFturbo、ICEM、FLUENT来开展离心泵水力设计和性能分析的计算机辅助（CAE）实现。离心泵的水力设计由CFturbo软件实现；网格剖分由ICEM软件实现；CFD数值计算由FLUENT软件实现；并验证设计值是否达到。

这里是第二部分，ICEM软件实现离心泵过流通道的网格剖分，含叶轮流道、进口延伸段、蜗壳流道的网格剖分。

由于三个流道分开来划分网格，所以分三部分来分别讲解，这里是第3篇，蜗壳流道的网格剖分，有了前两篇的基础，这里就没必要讲得那么详细了。

3 蜗壳流道网格剖分

3.1 更改工作目录和导入几何体

新打开一个ICEM软件。

File->Change Working Dir…，更改工作目录，把工作目录更改为蜗壳流道几何体所在目录，确定。

File->Import Geometry->Legacy->STEP/IGES，选择蜗壳流道三维几何体Volute_1.stp，打开。

单击左下角OK，导入几何体。

3.2 定义边界面

蜗壳是整个实体，不需要再折腾周期复制什么的了，直接定义边界面。

在模型树的Parts上右键Create Part来创建Part。

左下方Create Part创建部件中，Part中输入名字“vol_inlet”表示蜗壳进口面，然后在Create Part by Section的Entities中点右侧箭头，接下来选中图形中的进口环面（两个半圆环面），Apply。它将和叶轮的出口面，作为动静交界面，在FLUENT中做界面匹配操作。

同样方法定义蜗壳延长段的出口圆面为VOL_OUTLET出口面。

注意，在蜗壳扩散段出口和延长段入口处有两个重合的面，需要把它们都给删掉（从出口看进去会发现那里横亘着两个面），不然的话创建体的时候要创建两个体了。即，下图粉色的面实际上有两个重合面，删面两次把它们都删掉，这样蜗壳流道就畅通无阻了。

在蜗壳进口环面的两侧有两个周向环面，这两个环面往上又有两个径向的环面，一方面是因为蜗壳的进口宽度是比叶轮出口宽度要宽的，所以出现了两个周向的环面，另一方面是因为蜗壳和叶轮出口是有间隙的，这个间隙还蛮大的，所以有了径向的环面。这四个环面在实际的泵中是和机匣还有一定的间隙的，即流体可以自由穿过它们，要么从蜗壳流出去，要么再返回到叶轮进口。但是数值计算的时候就不需要这么复杂了，先把前两个面命名成VOL_SIDE，后两个面命名成VOL_EXT，回头在FLUENT里面再处理它们。

剩余的面，毋庸置疑，全部是静止的壁面，它们就是真实蜗壳和延伸管道的内壁面，所以把它们全部选中命名成VOL_WALL就好了。

这些边界面分别展示如下。
VOL_INLET

VOL_OUTLET

VOL_SIDE

VOL_EXT

VOL_WALL

3.3 创建体并修复几何拓扑

至此，只有面，并没有体，所以接下来创建体，Geometry->Create Body，创建体。

模型树中Model->Geometry->Points勾选，让它显示点；

在左下方的Create Body创建体设置框中，输入Part的名字为“body_vol”，表示蜗壳流道。用Material Point物质点的方式来创建体，Matreial Point选项中Location位置用默认的Centroid of 2 points两点中心，然后在2 screen locations中点右侧箭头，在图形窗中选择任意两个点，但是要保证这俩点的中点刚好位于几何体内，OK即可创建一个名为body_vol的三维实体。

创建好之后，图形中显示了BODY_VOL，在模型树的Parts也有了BODY_VOL，在模型树的Geometry中也有了Bodies，表明创建成功了。

接下来修复几何拓扑结构，因为建模的时候留下来了一堆乱七八糟的点和线，这些是没有用的，如果留着的话，后面画好网格后导出到FLUENT里会出现一些乱七八糟的名字和点线，有碍观瞻，所以把它们都给删掉，然后再根据已有的面和体修复这些点和线就好了。具体做法是这样子的。

把模型树中的Model->Parts，保留之前创建的几个面和一个体，把其余的PART_1到PART_18全部选中，右键，Delete删除掉，还蹦出来个窗口问你要不要确认删除，当然确认Delete了！

防止没删除干净，Geometry->Delete Curve删除曲线，Select Geometry中选择四个箭头的那个“选中所有的东东”，把所有曲线全干掉。

Geometry->Delete Point删除点，Select Geometry中选择四个箭头的那个“选中所有的东东”，把所有点全干掉。

这时候，仅剩前面定义的五个面和一个体，我们用它们来恢复曲线和点，Geometry->Repair Geometry修复体。

左下方的选项里基本上什么也不用动，只要注意Tolerance容差，如果修复不成功的话，是需要把这个值调小或者调大，直到修复成功为止。咱们这里几何体比较简单，直接点OK。

模型树中查看曲线curves，非常幸运，都是红色的线，修复成功了。

3.4 划分网格

还是用最简单粗暴的均匀非结构网格粗略来划分。

先设置整体网格大小，上方Mesh->Global Mesh Setup整体网格设置，在左下方的设置中，将Global Element Seed Sizes整体网格尺度中的Max element最大单元设为4，即让整体网格尺度为4mm，OK确认。

再来生成网格，上方Mesh->Compute Mesh计算网格，划分非结构网格。左下方的设置栏中，保持原设置，即Mesh Type选择Tetra/Mixed四面体单元。Mesh Method网格划分方法选择Robust（Octree）。单击Compute或者OK都行的，让它来划分网格吧。

右下方会有信息冒出来，还有个进度条在走，稍候片刻，网格画好。

用Solid+Wire实体线框显示Shell壳网格（边界面上网格）的样子

切片展示体网格的样子

网格确实比较粗糙，既没有边界层网格，又在蜗舌处很是稀疏，所以，也就大概算算好了。

最上方Info->Mesh Info，查看网格信息。

--- Mesh Info --- Element types : NODE : 26 LINE_2 : 2332 TETRA_4 :  TRI_3 : 70514 Element parts : BODY_VOL :  VOL_EXT : 3493 VOL_INLET : 3214 VOL_OUTLET : 1120 VOL_SIDE : 2806 VOL_WALL : 62239 Total elements :  Total nodes :  Min : -190.008 -177.369 2.6046 Max : 731.304 225.062 105.162 

2.6 输出网格

先Save一下Project，然后来输出网格。

右上方Output Mesh->Write input，输出网格。

再提醒你保存工程，那就Yes再保存下。

然后在跳出来的目录中打开。

在Ansys Fluent设置窗口中保持Grid dimension网格维数为3D三维（咱们这是三维问题）；Scaling缩放为No不缩放；Output file中把名字改成“fluent_vol”表示为蜗壳流道网格。

设置好后，单击Done，即可完成输出。

当右下方信息栏中出现“Done with translation.”就表示网格输出结束了。可以在文件夹下找到FLUENT的网格文件“fluent_vol.msh”。

至此，蜗壳流道的网格划分完毕，保存工程，关闭ICEM。

三部分的网格都划分好了，咱们有了三个网格文件fluent_in.msh、fluent_imp.msh、fluent_vol.msh，接下来用FLUENT来整数值模拟。

见下篇。

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