该Mesh Data对象包含影响全局网格的设置。
特定叶片的网格数据对象包含该对象设置的一个子集,并影响叶片组中单个叶片的网格。Mesh Data对象包含影响全局网格的设置。
复杂叶片端部Mesh Data对象影响单个复杂叶片端部的网格。
以下主题将进行讨论:
The Mesh Size选项卡适用于Mesh
Data对象。
在某些情况下,例如当您比较微小的几何变化时,可能希望保持网格尺寸在不同案例间一致。这将减少网格对CFD结果的影响。要锁定网格尺寸,请选中Lock mesh size复选框。此设置将保持当前网格尺寸,并阻止对全局或局部网格控制的任何后续更改。如果保存项目或状态文件,锁定状态将在会话间保留。要解锁网格,请清除Lock mesh size复选框。
The Method设置控制网格密度,可设置为以下选项之一:
目标通道网格尺寸
Target Passage Mesh SizeThe
Target Passage Mesh Size方法为网格通道中的节点数设定目标。该设置的预设选项为Node Count设置选项包括Coarse (20000),Medium (100000)和Fine (250000)。此外还有一个选项Specify,用于指定目标节点数。在此模式下,如果您更改展向网格尺寸或边界层细化,或对网格进行任何局部细化,Ansys TurboGrid 将自动调整网格尺寸因子(全局尺寸因子)以达到所需的目标网格尺寸。Ansys TurboGrid 通过以下方式尝试达到目标节点数:
调整沿每个拓扑块边放置的元素数量。按下后即可查看元素数量。Apply通过将方法更改为
Global Size Factor.调整从轮毂(或轮毂尖端)到轮罩(或轮罩尖端)的元素数量(如果这些参数未明确设置)。
全局尺寸因子
Global Size FactorThe
Global Size Factor方法定义整体网格尺寸。要提高网格分辨率,请使用以下设置增大尺寸因子:Size Factor注意:整体网格尺寸的变化并非线性。在此模式下,如果更改展向网格尺寸、边界层细化或对网格进行任何局部边缘细化,全局尺寸因子将保持固定,而整体网格尺寸可能会发生变化。当与比例细化配合使用时,该因子可用于缩放网格尺寸以进行网格细化研究。
在以下设置中:Boundary Layer Refinement Control边界层区域由以下部分表示:
叶片边界层区域,即沿叶片两侧的拓扑块集合,加上
轮毂和轮罩附近的网格。
叶片边界层区域在叶片轮廓周围的厚度(从叶片向外)会发生变化,如图中距离A和B所示:Figure 10.14: Variations in boundary layer region thickness.
在叶片边界层区域内,TurboGrid使用多种膨胀率来分布垂直于叶片表面的元素,以确保平滑过渡到通道网格。
叶片边界层区域厚度是以下所示变量的函数:Figure 10.15: Variables that control the blade boundary layer region distribution.
叶片边界层区域向外延伸的元素数量在叶片轮廓周围保持恒定。由于叶片边界层区域厚度(参见Figure 10.14: Variations in boundary layer region thickness)在叶片周围变化,因此膨胀率或第一层元素偏移(即叶片旁第一行元素的高度)可以保持恒定,但另一个参数必须改变。
您可以通过以下设置指定要控制的边界层区域属性:Boundary Layer Refinement Control > Method选项包括:
与网格尺寸成比例
Proportional to Mesh Size此选项控制叶片边界层区域向外延伸的元素数量,该数量与为以下参数指定的值成比例:Factor Base和Factor Ratio。当全局尺寸因子更改时,此方法可保持相似的膨胀率。如果叶片具有截断边缘,Factor Ratio还会控制沿截断边缘的元素数量。
增大以下参数的值:Factor Base或Factor Ratio会增加叶片边界层区域向外延伸的元素数量以及沿截断边缘(如适用)的元素数量。相反,减小以下参数的值:Factor Base or Factor Ratio会减少元素数量。叶片边界层区域向外延伸的元素数量计算公式为:基础计数 × 全局尺寸因子 ×(因子基数 + 因子比率 × 全局尺寸因子)。因子基数和因子比率的默认值分别为3和0。
第一单元偏移
First Element Offset此选项直接控制叶片旁第一行元素的高度。
第一单元偏移和单元数
First Element Offset and Element Count此选项通过参数控制叶片、轮毂和轮缘附近第一行单元的高度,Offset并通过参数控制叶片边界层区域向外延伸的单元数量。Count.
当使用
First Element Offset and Element Count选项时,Target Maximum Expansion Rate(详见Target Maximum Expansion Rate)不适用。边缘细化因子
Edge Refinement Factor该因子与 Base Count * Global Size Factor 相乘,用于确定叶片边界层区域向外延伸的单元数量。
当选择Constant First Element Offset时,您可以通过Target Maximum Expansion Rate设置(详见Target Maximum Expansion Rate.
)影响膨胀率范围。创建拓扑后,Ansys TurboGrid 会在对象选择器的Boundary Layer
Control对象下生成一个Mesh Data对象。该Boundary Layer
Control对象显示边界层的相关信息。
Note:
When Boundary Layer Refinement Control > Method选项设置为
First Element Offset时,偏移值可通过Boundary Layer Control对象或Mesh Data > Mesh Size选项卡控制。When Boundary Layer Refinement Control > Method option is set to
First Element Offset and Element Count偏移值和单元数量可通过Boundary Layer Controlobject or the Mesh Data > Mesh Size tab.
When Constant First Element Offset选中时,TurboGrid 对边界层采用双侧节点分布(非恒定膨胀率)。此时,Boundary Layer
Control对象中报告的近壁膨胀率表示基于层值采样的近似最小值和最大值。
When Constant First Element Offset未选中时,TurboGrid 对边界层采用单侧节点分布;在叶片周围任意位置(从叶片到叶片的视角),边界层内具有恒定膨胀率。此时,用户指定的第一元素偏移量将近似作为平均偏移量应用。
Note:当Constant First Element Offset未选中时,叶片前缘和后缘表面的网格单元纵横比(展向长度与壁面偏移长度之比)可能高于选中时的值。Constant First Element Offset选中。
The Cutoff Edge To Boundary Layer该设置仅适用于截断叶片。
您可以调整Cutoff Edge To Boundary Layer > Factor以更改截断边附近使用的膨胀率。
The Cutoff Edge Split Factor setting is available only for cut-off blades.
如果前缘和/或后缘被截断,您可以为每个截断边指定一个因子,以控制沿该边的单元数量(在任意给定层中查看)。
The Target Maximum Expansion Rate该设置仅在选中Constant First Element Offset时可用。
选择Target Maximum Expansion Rate可启用目标最大膨胀率的指定。TurboGrid 会尝试防止叶片轮廓周围任意位置的膨胀率超过指定的最大值,具体方式取决于Boundary Layer Refinement Control > Method选项:
Proportional to Mesh Size边界层内的单元数量固定。TurboGrid 可能会增加第一单元偏移量,以适当降低最大膨胀率。
First Element Offset第一单元偏移量固定。TurboGrid 可能会增加边界层内的单元数量,以适当降低最大膨胀率。
Note: Target Maximum Expansion Rate仅在选中Constant First Element Offset时可用。
如果将最大膨胀率降低到指定最大值会导致其他位置出现小于 1 的膨胀率(即收缩率),具体表现为某处膨胀率小于指定最大值的倒数,则 TurboGrid 可能会平衡以下两者的程度:
最大膨胀率高于最大值
最小膨胀率低于最大值的倒数
如果平衡导致膨胀率超出幅度超过 15%,则会在Boundary Layer
Control对象(位于对象选择器中的Mesh
Data对象下)中指示该问题。
The Near Wall Element Size Specification该设置控制近壁节点间距在Passage and Hub/Shroud Tip选项卡。近壁节点间距是指壁面(例如轮毂、轮罩或叶片)与壁面第一层节点之间的距离。
可用的Method近壁间距计算选项包括:
The 方法允许您根据目标值设置近壁间距
,
。目标值
随后可在Passage and Hub/Shroud
Tip选项卡中指定(即当指定分布方法需要近壁尺寸时)。
以下公式将近壁间距与:
(10–1) |
关联,其中为叶片弦长,
为指定的目标
值,
为基于沿弦线距离(从前缘开始测量)的雷诺数,
为基于弦长的雷诺数。Ansys TurboGrid 将
近似为叶片文件中每个叶片型面弦长的代数平均值。您必须指定
。Ansys TurboGrid 将
近似为等于指定的
.
Note:值。如果在近壁方法不是Passage or Hub/Shroud
Tip时指定了近壁尺寸(在选项卡上),您可以将方法切换为
(至少临时切换),以查看
的估计值作为设置。Passage or Hub/Shroud
Tip tab.
基于ATM的网格可能包含一个或多个恰好连接五条边的顶点。在这些位置,网格生成过程倾向于将网格从五边顶点处拉开,使周围单元边更正交,导致顶点周围单元尺寸比附近其他网格区域更大。Five-Edge Vertex Mesh Size Reduction > Factor设置(当取值小于1.0时)将减弱这一趋势,在网格正交性与尺寸之间进行权衡。

The Passage tab is applicable to the Mesh
Data对象中,用于指定分布设置。分布设置的通用说明见Distribution Settings in General.
使用Spanwise Blade Distribution Parameters部分控制沿叶片展向的网格单元分布。
The Method设置及其相关设置说明见Distribution Settings in General.
The Hub Tip and Shroud Tip选项卡(位于Mesh Data对象中)在其对应的几何对象(Hub Tip and Shroud Tip)存在时可用。关于定义这些几何对象的详细信息,请参见The Hub Tip and Shroud Tip Objects.
如果您已定义任何复杂叶片端部(参见Meshing High-Fidelity Geometry),则Mesh Data对象的相应选项卡会重命名:若轮毂处存在复杂叶片端部,Hub Tip选项卡变为Hub Complex Blade End选项卡;若围带处存在复杂叶片端部,则变为Shroud Tip
tab becomes the Shroud Complex Blade End选项卡。可用设置因选项卡而异。
设置说明如下:
使用这些设置可控制尖端间隙展向方向上的网格单元分布。
将设置Method设为以下选项之一:
Match Expansion at Blade TipElement Count and SizeUniform
这些方法在以下章节中描述:Distribution Settings in General.
在以下选项下的设置Blade Tip(适用于每个叶片组仅含单个叶片的情况)或Apply Blade Tip Parameters To All Blades(适用于每个叶片组含多个叶片的情况)控制叶片尖端(以及网格中整个叶片尖端区域)的网格单元细节。
尖端网格中的第一层单元高度与边界层区域(叶片外部)的第一层单元高度匹配。在圆角前缘或后缘区域,该匹配可能不完全精确。
在尖端网格中,网格单元高度根据局部应用的近壁膨胀率沿叶片厚度方向变化。这些膨胀率在叶片最厚处受目标最大膨胀率限制,该最大膨胀率由以下方法中第一个适用的方法确定:
如果选择Override Target Maximum Expansion Rate,则使用对应的指定膨胀率。
If you select Target Maximum Expansion Rate(在Mesh Size选项卡上),则使用对应的指定膨胀率。
使用边界层区域(叶片外部)中达到的最大膨胀率。
膨胀率影响叶片尖端上的网格单元数量。
生成拓扑后,TurboGrid 会在以下选项卡中报告达到的最小和最大膨胀率,以及叶片尖端上的网格单元数量:Hub Tip and Shroud Tip选项卡。
叶片尖端网格上的单元分布由切割边上的单元分布控制。后者通过以下设置间接控制:Cutoff Edge Split Factor设置(在Mesh Size选项卡上),该设置控制切割边上的单元数量。详情请参见:Cutoff Edge Split Factor.
The Tip Centerline Location该设置仅在满足以下条件时可用:
对应的叶片叶尖、轮毂或轮罩存在。
叶尖拓扑设置为
H-Grid Not Matching.叶片对应的前缘或后缘边被截断。
该设置控制叶片中心线在截断端的行为。选项包括:
自动
Automatic根据几何形状自动选择其他两种方法之一。如果截断边的某个角点角度足够锐利(默认45°),则选择
Corner选项;否则选择Middle选项。可通过在叶片特定网格数据对象的CCL中定义参数GGI Tip Angle To Switch Mean Line Into Cut Off Corner(角度值;默认单位为[degree])来设置阈值角度。中间
Middle中心线在截断叶片边的中点(两角点之间)处相交。
角点
Corner中心线在截断叶片边的角点处相交。
使用这些设置控制复杂叶片端部附近的网格单元分布。
The Spanwise Element Count设置影响跨复杂叶片端部间隙展向放置的六面体单元数量。
Method可设置为:
Element CountSet Number of Edge Splits跨复杂叶片端部间隙展向放置的六面体单元数量
Factor(新案例的默认值)Set Element Count Factor与计算建议的边分割数相乘得到目标边分割数的乘数因子。
The Interface Element Size设置控制通道结构化六面体网格与复杂叶片端部非结构化网格块之间界面上的单元尺寸。
Method can be set to:
SizeSet Normalized Interface Element Size通道结构化六面体网格与复杂叶片端部非结构化网格块之间界面上的目标单元尺寸。
Size Factor(the default for new cases)Set Element Size Factor与计算建议的归一化界面单元尺寸相乘得到归一化界面单元尺寸的乘数因子。
默认界面单元尺寸旨在使下图中所示位置的网格单元各向同性。
Note:如果展向从前缘到后缘变化显著,非结构化网格的生成可能受益于以下参数的调整:
界面元素尺寸,以及
界面跨度位置,该位置由Span Location设置控制,位于Complex Blade End选项卡中
Mesh Data对象。详细信息,Setting Descriptions for Complex Blade End Mesh Data Objects.

沿叶片(展向方向)的元素分布由以下方法之一控制:
Element Count and Size要使用
Element Count and Size方法,请指定Const Elements)以及相邻壁面附近的元素 尺寸。边界层
Boundary LayerTo use the
Boundary Layer方法(不适用于Layer Offset表示边界层厚度,Wall Offset表示壁面附近第一个膨胀率
Expansion RateTo use the
Expansion Rate方法,请指定一个UniformTo use the
Uniform方法,请指定Proportional(使用子午面分流叶片时的唯一选项)这是使用 ATM 拓扑时的默认方法。使用此Factor调整展向节点数。增加Factor会提高展向方向的网格分辨率。
当存在子午面分流叶片时,Passage Boundary Layer Refinement Control > Factor设置可用,并缩放轮毂、子午面分流叶片和围壳表面上的近壁元素高度。
Note: The Const Elements值不能为负,且必须# of Elements值小 2。
跨叶尖间隙(展向方向)的元素分布由以下方法之一控制:
Match Expansion at Blade TipThe
Match Expansion at Blade Tip方法为默认方法。该方法将应用与叶片展向相同的膨胀系数,并使叶尖间隙两侧的单元尺寸与叶片上第一个单元的尺寸相匹配,随后自动推导出合适的单元数量。Element Count and Size(如上所述)
Uniform(如上所述)
When using the End Ratio方法中,单元数量和壁面尺寸将在Element Count and
Size设置中相应更新。(当调整两个壁面尺寸时,它们会被调整为相同值。)使用Element Count and
Size方法时,End Ratio设置会相应更新。
对于O型网格分布,Blade End
Ratio是通道网格中距离O型网格最近的单元与叶片表面最近的O型网格单元之间的尺寸比。O型网格分布设置的一个特殊功能是:若将# of
Elements设置为0,单元数量将自动计算,以确保O型网格与通道之间界面处的单元尺寸达到最佳匹配。
Size of Elements Next to Wall (Normalized)基于叶片总长度(不计算任何叶尖间隙)进行归一化。例如,在Hub Tip选项卡中,0.05的Size of Elements Next to Wall
(Normalized) > Hub值表示单元尺寸为叶片长度的百分之五,应用于轮毂附近的单元;而Size of Elements Next to
Wall (Normalized) > Tip的0.05值表示单元尺寸为叶片长度的百分之五,应用于叶片轮毂端附近的单元(包括叶尖间隙和叶片上的单元)。
Note: The Size of Elements Next to Wall (Normalized)值必须小于1(单位值)除以该区域的单元数量。若不满足,Ansys TurboGrid会将其减小以符合此标准。
为提高网格质量,请尽量减小单元尺寸的剧烈变化。尽可能在所有方向上实现单元尺寸的逐渐增大和减小。
网格入口和出口区域的几何形状由轮毂和轮盖曲线以及Inlet and
Outlet几何对象控制。详情请参见The Hub and Shroud Objects and The Inlet and Outlet Objects.
The Inlet/Outlet选项卡包含影响入口和出口区域网格的设置(如适用)。Inlet Domain and Outlet domain复选框位于Mesh Size对象的Mesh
Data选项卡中,用于确定是否将入口和出口区域作为网格的一部分生成。
入口和出口区域的节点与通道区域在界面处的节点一一对应。入口或出口区域的其余网格则尽可能接近各向同性和正交性。
Mesh Type可设置为以下选项之一:
H-Grid(默认)如果已定义任何轮毂和/或轮盖区域(参见Hub Regions and Shroud Regions Tab),Inlet Domain or Outlet Domain选项卡上选择了适用域(Mesh Size),Mesh Type设置为
H-Grid可使Limit Aspect Ratio and Inlet Multi Segment Enabled/Outlet Multi Segment Enabled设置(如下所述)可用。参数空间中的H型网格
H-Grid in Parametric Space在此情况下,生成的网格会尝试遵循由椭圆平滑方法创建的参数空间。此类网格特别适用于回流通道。
两个选项均在入口/出口域中指定H型网格,该网格可保留轮毂和轮盖处的边界层网格分辨率,并自动匹配入口/出口域与通道域交界处的单元尺寸。
流向单元分布非均匀,并使用恒定膨胀率。
Define By can be set to one of the following options:
Target Expansion Rate(default)在此情况下,入口/出口域中的单元数量通过匹配通道交界处的单元尺寸,并以指定速率逐级扩大尺寸来确定。默认膨胀率(单元尺寸比)为1.2。
目标单元数量
Target Number of ElementsThe # of Elements设置控制入口/出口域中沿流向的目标单元数量。膨胀率由目标单元数量、入口/出口域流向长度以及通道单元尺寸共同决定。
Important:单击Apply按钮不会创建网格,仅保存Mesh Data对象并更新2D网格预览。要创建网格,请从主菜单中选择Insert > Mesh或单击Create Mesh
.
If you have any hub and/or shroud regions defined (see Hub Regions and Shroud Regions Tab),
and the applicable domain (Inlet Domain or Outlet Domain) is selected on the Mesh Size选项卡,Mesh Type is set to H-Grid,Limit Aspect Ratio选项可用。Limit Aspect Ratio选项允许您通过设置Request Max AR值来指定入口/出口域中网格单元的最大目标纵横比。TurboGrid可能会增加流向单元数量,以将最大纵横比降低至(或低于)目标值。当前最大纵横比显示在对象编辑器中标签Current Max AR旁。
If you have any hub and/or shroud regions defined (see Hub Regions and Shroud Regions Tab),
and the applicable domain (Inlet Domain or Outlet Domain) is selected on the Mesh Size tab,
and Mesh Type is set to H-Grid,
then the Inlet Multi Segment Enabled/Outlet Multi Segment Enabled选项可用,
任何已定义的轮毂/机匣区域将被启用(影响输出中的网格和表面区域),且
用于控制轮毂/机匣区域内网格分布的设置将变为可用。
如果在列表中选择一个分段(已定义的轮毂/机匣区域或紧邻已定义轮毂/机匣区域的编号表面区域),该分段将在3D Viewer中高亮显示,随后您可以通过Resolution in Segment设置更改其分辨率。指定的值直接缩放沿该分段(流向方向)的单元数量(# Elements)。注意:任何分段的最小单元数量为4。
The Segment Boundary Size Factor设置直接缩放所有分段边界(最外侧分段边界除外)上的单元厚度(沿流向方向测量)。注意:此设置间接影响每个分段的单元数量。
Figure 10.16: Inlet Domain Segments显示了一个3D Mesh对象的示例,其中包含与入口域内分段对应的二维区域。
在此示例中,包含:
入口域中两个已定义的机匣区域:"Shroud Region 1" 和 "Shroud Region 2"。这些区域可在
Shroud几何对象设置中重命名或重新定义。入口域机匣上的其他三个区域:"SHROUD1"、"SHROUD2" 和 "SHROUD3"。这些区域为自动生成,用于覆盖入口域内机匣的其余部分。
未定义轮毂区域(轮毂区域可后续添加)。
The Mesh Around Blade选项卡适用于叶片特定的网格数据对象。
The Size of Elements Next to Wall (Normalized)设置已在Distribution Settings in General.
The Hub Tip, and Shroud Tip中描述。这些设置用于控制轮毂叶尖间隙或机匣叶尖间隙的单元数量,与Hub Tip and
Shroud Tip选项卡中针对Mesh Data对象的设置类似。详情请参见Hub Tip/Complex Blade End and Shroud Tip/Complex Blade End Tabs.
For details, see Blades with two cut-off edges.


