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  隨著計算機計算能力的飛速提高和數(shù)值計算技術(shù)的進步，有限元數(shù)值分析在結(jié)構(gòu)分析、熱場、聲場、流體、電磁場以及多場耦合分析能力不斷得到拓展。而在利用有 限單元法進行設(shè)計和分析的過程中，模型有限單元網(wǎng)格的劃分作為其前處理的必要過程，則是一項非常重要而煩瑣的工作，其網(wǎng)格質(zhì)量的好壞將直接影響到求解是否 可以順利進行和運行結(jié)果的正確與否。

    在流體有限元工程的分析中，由于很多情況下，需要將固體和流體網(wǎng)格單元組合考慮，這給有限元網(wǎng)格的劃分帶來了很大的難處。根據(jù)對大多數(shù)人的調(diào)查估計，在計 算機模擬中，網(wǎng)格單元的劃分通常需要占用整個項目完成時間和費用的80%左右。因 此尋求一套優(yōu)秀的、簡單易用、功能強大的網(wǎng)格生成前處理工具則是十分重要的。

    TrueGrid是一套優(yōu)秀的、功能強大的通用網(wǎng)格生成前處理軟件。它可以方便快速 生成優(yōu)化的、高質(zhì)量的、多塊結(jié)構(gòu)的六面體網(wǎng)格模型。作為一套簡單易用，交互式、批處理前處理器，TrueGrid支持三十多款當今主流的分析軟件。使用 TrueGrid軟件可以僅僅花費數(shù)天時間便完成了使用其它網(wǎng)格生成軟件通常需要花費幾個月時間的工程項目。

    TrueGrid  提供了工業(yè)界最先進的映射網(wǎng)格劃分功能,使用戶快速完成他們想做的工作。你可以快速而有效地創(chuàng)建頂級優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)格模型。TrueGrid創(chuàng)立的網(wǎng)格模型可以導入到有限差分軟件或有限元軟件中進行模擬計算。此外，TrueGrid不僅僅是一個網(wǎng)格生成工具，它還可以針對大多數(shù)分析軟件生成輸入文件。在TrueGrid中定義網(wǎng)格的同時，用戶可以指定有限元網(wǎng)格模型的物理特性，甚至可以指定與網(wǎng)格劃分無關(guān)的一些模擬參數(shù)。一旦完成了整個網(wǎng)格的劃分工作，TrueGrid會自動生成輸入文件。

    在流體網(wǎng)格劃分中，TrueGrid不但可以用來將固體和流體組合建立有限元網(wǎng)格模型，而且其廣泛的，變化多樣的分塊網(wǎng)格處理方式可以創(chuàng)建最理想的邊界層。下面圖中為一艘船體在水面上航行的有限元網(wǎng)格模型。

      

圖1 固體和流體組合網(wǎng)格劃分

   

    TrueGrid的投影方法(基于投影幾何學)免去了設(shè)計者指定結(jié)構(gòu)體積詳細信息的需 要，而這往往是其它CAD導向網(wǎng)格生成器所必需的。并且，這種精確的投影方法能夠處理復雜的幾何結(jié)構(gòu)—建立渦輪、噴氣發(fā)動機、泵、機翼、傳動器甚至人體結(jié) 構(gòu)的模型。表面和曲線可以有無限制的任意曲率。用戶只需選取表面，TrueGrid 會完成其余的工作。節(jié)點會自動地分布在表面上，而邊界上的節(jié)點會自動置于這些表面的交界面上。節(jié)點的分布會通過插值和光滑過渡等方法進行控制。

    現(xiàn)代化的設(shè)計可以通過計算機輔助設(shè)計(CAD)或者固體模型器來完成。TrueGrid軟件使用IGES標準界面導入幾何模型并將設(shè)計轉(zhuǎn)化為模擬仿真軟件所需的數(shù)字化模型。TrueGrid也有許多種表面和曲線的輸入形式：使用幾何窗口輸入、函數(shù)、任意數(shù)據(jù)等。從其它來源導入的幾何模型可以任意方式地混合以形成所需要的幾何結(jié)構(gòu)。這一點是非常重要的，尤其是當你需要將一個從實體模型導入的光滑NURBS表面，同一個不規(guī)則曲面進行組合的時候。

    TrueGrid支持高結(jié)構(gòu)化的，多塊體網(wǎng)格劃分功能——這可以產(chǎn)生高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分。在各行、列和層上，每一個塊都可以由三維六面體、二維四邊形、以及一維線性或二次方單元組成。建立優(yōu)質(zhì)網(wǎng)格單元的關(guān)鍵是使用結(jié)構(gòu)化的塊體模式。TrueGrid的標準部件是基于六面體實體單元和四邊形的薄殼單元。它們通過行、列和層的形式組成結(jié)構(gòu)化的塊體。由于結(jié)構(gòu)化的塊體模式可以控制網(wǎng)格的質(zhì)量并可將問題分解成許多易處理的小塊結(jié)構(gòu)，因此可以說它是一個完美的解決方案。

    由于TrueGrid出色的有限單元網(wǎng)格劃分功能，因此它在流體有限元分析的前處理上得到了廣泛的應(yīng)用。

    主要應(yīng)用實例有：

   

 

              

 

          

圖2 飛機機艙中空氣的CFD模型幾乎為直接邊界的網(wǎng)格單元厚度為飛機機艙半徑的百萬分之一，圖2所示的是幾何結(jié)構(gòu)模型一半的網(wǎng)格劃分，還顯示了邊界層網(wǎng)格和CAD模型。此模型通過使用TrueGrid模版完成，因此基本上網(wǎng)格劃分是自動完成的。模版還提供了靈活的幾何結(jié)構(gòu)尺寸改變功能

圖3  潛水艇尾鰭周圍水的CFD網(wǎng)格。圖3為一個包含在潛水艇尾鰭周圍（綠色部分）水體網(wǎng)格劃分的分解顯示圖形。整個水體網(wǎng)格由三個小塊體組成。非常薄的直角單 元組成的邊界層被限 制在潛水艇的尾鰭上，邊界層的網(wǎng)格線條包圍在尾鰭周圍，因此確保邊界層的任何部分都沒有在三個塊體之外。

圖4  離心發(fā)動機渦螺中流體的CFD模型。渦螺的橫截面積隨著其旋轉(zhuǎn)呈線性增長，每一個橫截面積都是由五個小塊體組成。此幾何結(jié)構(gòu)是由一系列的二維樣條節(jié)點組成，每隔15度一個節(jié)點。通過TrueGrid很容易完成此模型的網(wǎng)格劃分。 

 

 

                 圖5 葉輪的CFD模型

 

圖6 擠壓模的六面體網(wǎng)格模型

 

關(guān)于中仿

    中仿科技(CnTech)成立于2003年，是中國領(lǐng)先的仿真分析軟件和系統(tǒng)解決方案的提供者。中仿科技依靠自主創(chuàng)新研發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中仿CAE系 列產(chǎn)品，同時與國際上領(lǐng)先的數(shù)值仿真技術(shù)公司擁有長期而緊密的合作關(guān)系，具備較強的自主研發(fā)能力和創(chuàng)新能力，能夠為中國企業(yè)和科研機構(gòu)提供世界一流的仿真 技術(shù)解決方案。公司總部設(shè)在上海，目前在北京、武漢設(shè)有分公司。