對於CFD,大家對各網格劃分工具有什麼使用感受?

ICEM,Hypermesh,還有ansys家自己在不斷完善的Ansys mesh等等。誰會統一江湖?


提前打個預告,準備將自己一套非結構網格的程序開源,正在梳理程序、撰寫文檔,預計半年左右發一個首發版本,有興趣的到時可以關注一下,歡迎使用。

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補充,評論中有人說ICEM生成不了足夠高的附面層稜柱網格,補充了一個,在最後,可以看看。明顯可以的。

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經驗總結:

碩士期間自己開發過一套多塊結構化網格的有限體積求解器,當時畫網格最早學的ICEM CFD,後來學的Pointwise。Pointwise生成的質量較高,分塊靈活,還有偏微分光滑工具,但是處理複雜外形比較麻煩。相反,複雜外形用ICEM很容易。DLR-F4那種構型我用ICEM差不多一個小時能搞定(Pointwise得一天),DLR-F6的話半天差不多了(Pointwise搞這種很難),如果再加多段式襟、副翼,可能要一個禮拜左右(Pointwise對這種基本不可能)。但是ICEM生成的網格質量不能調整,分塊也比較死板,不如Pointwise靈活。所以後來自己算一些簡單的外形,結構化網格就用Pointwise生成了。

不同意 @朱輝 的觀點,Pointwise的操作還是比較簡單的,許多工具現在特別好用。

博士期間轉向非結構網格上的高精度演算法,主要在做間斷有限元、譜差分、CPR/FR這一類方法相關的工作。雖然畫網格,但是都只算一些簡單外形。用Pointwise生成非結構網格足以(但是要導入自己程序將之高階曲線/曲面化,這是高精度方法所要求的)。

博士畢業後,一方面用一些非結構網格的二階有限體積程序做一些課題,另一方面繼續想將博士期間做的高精度方法朝複雜外形應用,為了生成複雜外形非結構網格,Pointwise與ICEM都試過,結論是:

1. 非結構網格上,處理複雜外形,ICEM比Pointwise有優勢,但是自從PW18出來後,這種優勢已經很小了;

2. ICEM搞網格之前要修改幾何,麻煩;Pointwise基本不用改幾何;

3. ICEM生成混合網格比Pointwise魯棒,複雜外形Pointwise有時候生成稜柱網格易出問題;

4. ICEM用的那套魯棒的叉樹演算法消耗時間遠高於Pointwise,經常八個核齊開生成個三、四百萬網格就得用半個小時,Pointwise一般一個核幾分鐘就搞定(當然,它沒多核版本);這抵消了ICEM在複雜外形上的優勢,生成網格經常要調整密度,調個三四次一天就過去了;

5. 目前中等複雜程度及簡單的外形,非結構混合網格生成我傾向Pointwise,極複雜外形優先用ICEM;

6. 18之前的Pointwise不能加源項控制某一部分網格的密度,現在可以了,但是只能控制三維的,三維網格BLOCK的邊界DOMAIN不能跟著內場網格同時加密,很傻逼;不知道什麼時候能改好;

7. 18之後引入的非結構的各向異性四邊形、六面體網格的生成很讓人感興趣,但是實在不魯棒,一遇到複雜外形就亂七八糟。不知道什麼時候能改到魯棒好用。

我最關注的問題是:什麼時候商業軟體才能直接輸出複雜外形的曲線/曲面網格啊?現在TM的都要我自己的程序修改直線/平面網格得到,麻煩死了,還不容易搞複雜外形。

貼幾張圖片,這是好幾年前本科畢業設計時候用ICEM生成的F6多塊結構化網格:

這是前段時間用Pointwise生成的(稜柱網格還不錯,翼梢與發動機短艙後面通過源項加密了,但是你們可以看到短艙後面空間網格加密了,但是跟它同一區域的邊界層稜柱網格沒有按照要求加密,不知道什麼時候PW能改進一下):

補充:同樣外形用ICEM CFD生成的非結構混合網格


我是汽車行業里做CFD的。

汽車行業里最常用的前處理軟體是Hypermesh以及ANSA。

高校的學生接觸Hypermesh多一些,我在讀研究生的時候,用Hypermesh生成面網格,然後再利用Tgrid生成體網格,這樣下來,可以得到一套比較高質量的非結構化網格。

Hypermesh最大的特點就是自由,對面網格的操縱幾乎可以達到了隨心所欲的地步了,面網格的生成不太依賴幾何,比方說遇到許多小洞,直接rule一下就補好網格了,不滿意再remesh一下。

利用Hypermesh畫網格,就要把自己定位為裁縫,網格的質量取決於自己的手藝,遇到複雜的幾何,真的是非常非常麻煩,縫縫補補,一套網格下來,整個人都會焦頭爛額,但是,只要捨得花費時間,做出一套漂亮高質量的網格是沒有問題的。

到了企業里,轉投ANSA,剛開始特別不適應,因為在學校里習慣了Hypermesh的自由了(雖然效率不高),覺得ANSA的自由度不大,而且非常依賴於幾何,當時就覺得怎麼會有這麼反人類的軟體出現。ANSA畫網格思路就是依賴於幾何的存在,讓當時的我非常受不了。後來用著用著發現,我勒個去,ANSA這個軟體的幾何清理功能比Hypermesh強大太多太多了,而且非常非常方便。舉個最常見的例子,補面,ANSA提供非常多種類的選項讓用戶選擇,這個功能簡直強大到令人髮指:plane(平面)、COONS(利用邊界補面)、fitted(自適應面)、exist face(和已存在面保持光順)...

另外就是刪除面,ANSA里刪除幾何拓撲,很方便,不像Hypermesh里還要先選定刪除的類型,在ANSA里,只要是幾何,你想怎麼刪除就怎麼刪除,而且還有undo功能,媽媽再也不用擔心我誤刪啦。。。

至於ANSA的網格功能,我之前說過,ANSA的網格依賴於幾何,ANSA的思路也就是,通過強大的幾何清理工具,得到一套好的幾何(完全封閉,無自由邊,無干涉,無重合....),然後基於這套好的幾何,生成一套良好的網格。如果說Hypermesh的網格生成過程就像一個裁縫自己動手上去乾的話,ANSA就像一個人拿著一個遙控器,遙控指揮手下小弟如何去生成網格...只要你給出這個網格的控制條件(長寬比、增長率、最小最大尺寸等眾多的約束條件),設置好了之後,點擊生成,它一般就能生成滿足你要求的網格,如果不符合,還需要自己再手動調整... 大部分情況下,得到的網格質量都是滿足要求的,但不得不承認,生成網格這一過程的自由度沒有hypermesh高,畢竟hypermesh可以精確操縱某一個網格,刪除,合併節點等等,隨心所欲。這些工作在hypermesh里都不依賴於幾何,甚至到後期,完全可以刪除幾何。但在ANSA里,前期幾何清理得到的完美幾何,畫網格的時候不是你想扔就扔的,雖然有幾何網格分離功能,讓網格獨立於幾何,但ANSA對於單個網格的操控能力,還是弱於Hypermesh。但ANSA的好處是帶來了效率上的提升,在某些複雜外表面,需要大量幾何清理比較麻煩的case中,我認為ANSA的效率至少是Hypermesh的5倍以上。

總結一下:

Hypermesh畫網格,比較耗時間,非常自由,不太依賴幾何,幾何爛點沒關係,我只要知道幾何尺寸相對位置就行了,你的幾何只要能給我一個參考就OK,剩下的就讓Hypermesh豐富的畫網格手段來完成吧。

ANSA畫網格的思路是,先幾何清理,得到一套好幾何,然後通過這套好幾何,生成一套好網格。

補充一下,我做CFD網格的時候,這兩個軟體都是僅僅給我生成面網格,而體網格我是不會用它們來生成的,主要原因是CFD體網格不是它們的強項。對於體網格,可以選擇Tgrid或者現在starccm+的體網格功能也非常強大

。。。。。。

說了這麼多,最後就想強調一下,網格劃分軟體就是個工具,而企業是一個追求效率的地方,針對不同的產品,會選擇不同的前處理軟體,沒有好壞之分,只有合適不合適。我覺得自己非常可笑,剛接觸ANSA的時候,覺得它很反人類,但是現在我回頭再用Hypermesh畫我們公司主要產品的網格,我也覺得麻煩和低效率。。。


ICEM界面友好,但是上手比較難,適用於複雜三維幾何模型。網格質量需要靠你的手感,網格正交性主要靠你自己調,熟能生巧。

Gridgen界面不太友好,上手也不是很簡單,但是做出來的網格正交性很好。模型過於複雜的話畫網格很不容易。

GAMBIT老了。。忽略吧。。


強烈不推薦Gridgen和Pointwise。手動操作太多,效率奇低。

ICEM CFD上手略難,但是之後的使用的確非常方便


。。。。。。那個。。。我一般自己寫 code畫網格。。。。。。偶爾用用非結構網格時,用pointwise畫。

少年,至少到目前為止,畫網格是體力活+經驗活,任何被認可的商用網格軟體,只要用得多用得勤用得認真,都能把網格畫好的。


覺得未來的趨勢應該是無網格,畫網格什麼的都弱爆了,雖然現在無網格有計算速度慢,精度不高等缺點,但是想想分析個模型不用糾結怎麼把模型都化成六面體,不用擔心四面體網格畸變,這該是多麼振奮人心的事情啊。


一般選擇類似的工具都是看身邊人大家都用什麼,這樣有問題討論什麼的也比較方便。我所在的環境里,Gridgen目前是主流,應該說目前受眾非常多,而且自身演算法也比較先進,兼容性也不錯。當然一直被詬病的是其爛到家的圖形用戶界面。不過後期其被Pointwise收購,Pw做了更好的界面,更容易上手也更對用戶友好。覺得自己後面應該一直會用Pw了吧。對於其他軟體,Gambit易於上手但覺得網格質量稍微差一些,ICEM和Gridgen相比優勢不明顯且更難用。hypermesh本科時經常用不過一般都是在做固體方面,流體方面見用得人不多。

本人在CFD領域呆得時間不長,也只局限於航空航天領域。如果有說得不對的地方請多指教。

不過工具這種事情一般大家各有各的看法很難統一,也沒必要非得分出高下,只是選擇最適合自己的就好了。


ICEM CFD:有時候設備倉結構實在太複雜了,還得通過格柵連通外界大氣環境,用ICEM CFD畫結構網格幾乎不可能,同樣的,用ICEM CFD畫非結構網格也很難,第一:幾何特別複雜時候,網格經常穿透到不需要畫網格的封閉結構裡面,不按你定義的body來;第二:ICEM的八叉樹方式,生成過程中耗費資源實在太猛烈了,而且最後生成的四面體網格數量似乎也奇大無比。
當然,對不是特別複雜的幾何,用ICEM畫結構網格非常方便。ICEM的結構網格基於虛擬的block,有時候幾何稍微有點瑕疵也沒事,在幾何相似的情況下,只需要重新導入之前保存的block文件即可,簡直不能更方便。
讓我一直不爽的一點就是,ICEM要麼畫非結構網格,要麼畫全結構化網格,沒法像pointwise那樣畫混合網格(我說的是不含有interface,四面體網格和六面體網格之間節點一一對應的那種)。雖然有個合併節點的功能,這個感覺不太好用。
還有一點就是,定義了多個body,生成網格的時候必須一次性所有body同時生成,有時候只需要修改其中一個body,ICEM又給我把其他body的網格同時重新生成了一遍,這一點感覺還不如gambit。

GAMBIT:特別特別複雜的幾何,我現在還在用GAMBIT,因為它可以不斷的split幾何,split幾何,簡單的體畫六面體網格,複雜的體畫四面體,重要的是中間能無縫連接,不存在interface。當某個體網格質量不佳,需要重新生成時,只需要重新生成這一個體就行,其他體的網格會保留。體切得比較多的時候,gambit其實非常不佔內存的,一個一個體生成網格的話,破機器技能畫好幾千萬的網格。
這玩意太依賴實體了,幾何有瑕疵幾乎就沒法畫了。也因為他基於實體,不會像icem哪樣,穿透到不需要的封閉結構裡面去生成網格。而且即使內存足夠,似乎一次生成的網格數量也有限,我在工作站上,依次居然一次只能生成200萬網格,雖然內存很充足。
gambit不更新了,在win7下操作點擊一下按鈕,按鈕就要跳動三下。真希望gambit能繼續更新。

POINTWISE:徹底的自底向上的網格生成方法,線網格、面網格在到體網格,可操縱性非常強,畫結構網格的時候簡直不能再讓人繁瑣,同樣的畫結構網格,滑鼠點擊次數估計是ICEM的二三十倍吧……
PW能很好的畫出混合網格,結構網格和非結構網格自由切換,中間無縫對接,這點比ICEM好太多。但是如果是全結構網格,肯定遠遠不如ICEM,混合網格的話,還是用pw吧。
PW不依賴幾何,所以尅一接收很爛的幾何,替換幾何也很方便。

STAR-CCM+:雖然是個修補幾何、畫網格、計算、後處理一條龍服務,這裡直說畫網格吧。這玩意做項目是個神器,修補幾何功能非常強大,包面是其一大特色。能畫切割體網格和多面體網格,生成網格速度很快,我為了圖快,特別鍾愛用它畫網格給fluent用。但是我們是在廣州天河二號上投計算,上面裝的是fluent6.3,而他畫的網格沒法導入fluent6.3……所以,只能忍痛割愛了。高版本的fluent其實還是可以接受starccm導出的tecplot格式的網格文件,但是似乎兼容不太好。

WORKBENCH:這貨畫網格也很快,在有曲率的地方還能自動加密,簡直是一鍵生成網格,不能太方便。還能在上游的DM裡面切一切,有耐心還能畫出結構網格,但是這個還是太繁瑣了,喜歡切估計還不如用GAMBIT。這個我用的少。


話說icem能把他裡面幾個小bug修了么。。。

btw,喜歡折騰開源的同學可以試試GMesh


誰也不會一統江湖,各有自己的優缺點

ansys 自帶的優點是,上手簡單,操作簡單,缺點是對於複雜幾何和網格的無能為力

ICEM,優點在於與CFD的結合能力,缺點是門檻高,耗時大

Hypermesh是現在採用的比較多的,與各種分析軟體的對接性比較好使其優點顯著

最後多說一句,不認識Hypermesh之前的各種導入導出網格,不堪回首


這是好幾年前本科畢業設計時候用ICEM生成的F6多塊結構化網格:

太巧了,你這個飛機的網格,我也有,我是從AIAA網上下載的。莫非你的網格被AIAA收錄了?

目前我覺的gridpro用起來順手,ICEM太複雜了。。

http://www.gridpro.com/


對於開源軟體的話,我有些時候會使用SALOME, 在開源軟體裡面的表現還是相當出色的


如果未來趨勢是AMR(自適應網格細化)的話,ANSYS最有條件做,畢竟他家有自己的solver。


沒人試試numeca嗎? autogrid igg 很好用啊 結構網格一下就出來了


ICEM ,Gambit 或 Star ccm+做流體會比較好。hm適合做結構。ansys比較普及目前科普教材最多。


Hypermesh處理巨複雜幾何面網格

FluentMeshing 一般複雜模型可以很好;

CCM+也不錯,處理複雜幾何網格能力優於FluentMeshing


CFD畫面網格 別的軟體生成體網格


二維正交曲線網格結合GIS的工具, 可用在河口海岸模擬,使用了 GridGen CRDT演算法。

http://www.TimeGIS.com


石油行業的,當然icem了


為什麼沒人提到fluent自帶的劃分網格工具 fluent meshing。使用了一下,感覺劃分非結構化網格功能很強大,比icem強大


一直用hypermesh 無論流體分析網格還是結構分析網格表現都非常優秀


本科畢設做了cfd,導師要求我學習gambit....真是日了狗了。這軟體太老基本找不到學習資料,胡亂自學浪費了半個學期。後來發現了icem,無論是界面還是操作難度比gambit好太多,最終畢設才勉強混過去。。話說這畢設導師真tm坑,我帶著問題去問她結果導師啥都不會,叫我自己去論壇問別人。。。不說了,都是淚


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