ICEM网格边界层加密技巧详解：从入门到精通

ICEM网格边界层加密技巧详解：从入门到精通

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CSDN

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来源

1.

https://blog.csdn.net/weixin_29061821/article/details/112198503

2.

https://blog.csdn.net/weixin_48988760/article/details/122131726

3.

https://blog.csdn.net/wyhruarua/article/details/107682682

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https://www.zhihu.com/question/294093379

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/453118353

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https://blog.csdn.net/m0_69812751/article/details/125309458

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https://cfd-china.com/topic/2912/icem%E7%BD%91%E6%A0%BC%E5%8A%A0%E5%AF%86

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https://www.songshizhao.com/blog/blogPage/992.html

9.

https://cn.comsol.com/blogs/your-guide-to-meshing-techniques-for-efficient-cfd-modeling

在计算流体力学（CFD）仿真中，网格边界层的加密是提高模拟精度的关键步骤。特别是在处理房屋建筑等复杂几何体时，合理的网格划分能够显著提升计算结果的准确性。本文将详细介绍ICEM软件中两种主要的网格边界层加密方法：Blocking和Mesh。

在CFD仿真中，边界层是流体与固体壁面相互作用最强烈的区域，这里存在显著的速度梯度和压力变化。为了准确捕捉这些物理现象，需要在边界层附近布置足够密集的网格。同时，为了兼顾计算效率，远离壁面的区域则可以使用较稀疏的网格。

Blocking是ICEM中基于结构化网格的划分方法，特别适合处理复杂几何体的边界层加密。

操作步骤：

1. 创建Block：

   • 使用Blocking模块创建初始Block，确保Block与建筑几何体匹配。
   • 对于复杂的建筑几何体，可能需要使用Split Block、Merge Block等工具调整Block结构。

2. 关联几何：

   • 使用Associate工具将Block的边和顶点与几何体的边和顶点关联。

3. 设置边界层参数：

   • 进入Pre-Mesh Params，选择需要加密的边界（如建筑墙面、屋顶）。
   • 在Edge Params中设置边界层参数：
     • 节点分布：选择Law of the Wall或Exponential分布。
     • 第一层网格高度：根据y+要求计算（如y+≈1，第一层高度 ( \delta \approx \frac{y^+ \cdot \nu}{u_\tau} )）。
     • 层数：通常5-15层。
     • 增长率：建议1.1-1.3（避免过大导致数值不稳定）。

4. 生成网格：

   • 点击Pre-Mesh生成预览网格，检查边界层是否满足要求。
   • 调整参数后，点击Mesh生成最终网格。

优点：

• 结构化网格质量高，适合边界层加密。
• 网格分布可控性强。

缺点：

• 对于复杂几何体，Blocking创建和调整可能较耗时。

Mesh是ICEM中基于非结构化网格的划分方法，特别适合处理复杂几何体。

操作步骤：

1. 创建面网格：

   • 使用Surface Mesh模块生成初始面网格。
   • 设置面网格尺寸（如全局尺寸0.5m，局部加密区域0.1m）。

2. 设置边界层参数：

   • 进入Prism Mesh模块，选择需要加密的边界（如建筑墙面、屋顶）。
   • 设置边界层参数：
     • 第一层网格高度：根据y+要求计算。
     • 层数：通常5-15层。
     • 增长率：建议1.1-1.3。

3. 生成体网格：

   • 使用Volume Mesh模块生成体网格。
   • 检查网格质量（如skewness、aspect ratio）。

优点：

• 适用于复杂几何体，操作相对简单。
• 自动生成边界层，减少手动调整。

缺点：

• 非结构化网格质量可能不如结构化网格。

• Blocking：适合对网格质量要求高、几何体相对简单的场景（如规则建筑）。
• Mesh：适合几何体复杂、需要快速生成网格的场景（如带复杂装饰的建筑）。

1. y+值：根据湍流模型要求选择第一层网格高度（如SST k-ω模型要求y+≈1）。
2. 网格过渡：确保边界层网格与外部网格平滑过渡，避免质量下降。
3. 局部加密：在关键区域（如屋檐、窗户）进一步加密网格。
4. 网格检查：使用Mesh Quality工具检查网格质量，确保skewness < 0.9，aspect ratio < 20。

通过掌握这两种网格边界层加密方法，工程师和研究人员可以根据具体应用场景选择最合适的方案，从而提高CFD仿真的精度和效率。无论是处理简单的规则建筑，还是复杂的异形结构，都能在ICEM中找到合适的解决方案。