ANSYS CFD的那些前处理工具

ANSYS中用于CFD前处理的工具众多，几何处理有DM和SCDM，网格生成有ANSYS Meshing、ICEM CFD与Fluent Meshing。

简单聊聊个人对这些模块的感觉。

1、ANSYS Design Modeler（DM）

后面简称DM，属于ANSYS Workbench的原生模块，妥妥的亲儿子，从Workbench1.0版本就一直存在。不过个人感觉自从ANSYS收购了SpaceClaim之后，DM越来越不受待见了（已经连续好多年没有功能更新了）。不过从功能上来讲，DM作为一款几何前处理软件功能还是齐全的，另外其还能集成叶轮机械处理功能，与VISTA模块勾搭的比较紧密，对于做叶轮机械来说，还是不错的几何处理软件。

DM的操作习惯与常规的CAD特征建模软件相同，也支持市面上绝大多数CAD格式的输入输出，能够满足大多数工程应用需求。不过也正因为其基于特征建模思路，导致在几何处理方面不够快捷（只是相比较SCDM而言），对于超大模型的处理有点儿力不从心（曾经尝试读入一个800多M的x_t文件，128G内存的电脑当场被卡翘辫子了）。

DM只能处理几何，其没有网格生成功能。

对于新手来讲，DM的操作习惯还是极为友好的，毕竟与主流CAD软件操作习惯相仿。

2、ANSYS SpaceClaim（SCDM）

这货的名字经常改来改去，早期叫SpaceClaim，中间有几个版本叫SCDM，现在最新几个版本又改回SpaceClaim，奇奇怪怪的搞法。不是ANSYS亲生的，不过受宠程度超过亲生，最近几个版本的ANSYS在SCDM的基础上大做文章，搞出一堆新的模块，像什么AIM、Discovery之类的。

SpaceClaim师出名门，江湖传言其同父异母的大哥为CAD界大名鼎鼎的PRO/E，在被ANSYS收购之前，SCDM一直作为一款独立的CAD软件在开发，因此其CAD功能还是非常齐全的。ANSYS收购SCDM后，在其中添加了大量与仿真相关的前处理功能，使得其更适合进行仿真计算前处理，这其中包括一些几何修复、计算区域提取等功能，在最近的几何版本，甚至添加了网格生成功能。

SCDM的操作习惯与DM不同，其并非采用参数化特征建模方式，而是使用直接建模，所有的几何操作全部通过鼠标拖拽来完成。在对仿真模型前处理过程中，这种操作方式无疑会极大地提高工作效率。不过最近的几个版本也添加了一些参数功能，可能是考虑到几何创建的需求，毕竟一些非规则曲面的几何创建，没有参数还是挺麻烦的。

SCDM中的网格生成功能在最近的几个版本中得到了大大的增强，现在不仅可以替换一大部分ICEM CFD的分块结构网格功能，还能直接生成非结构网格，而且能够实现网格随几何同步更新，这对于需要经常修改几何的仿真计算，实在是太香了。

SCDM基于实体建模，在实体建模方面，SCDM基本上没有啥缺点，不过在曲面建模和曲面编辑上，功能略显欠缺。虽然SCDM可以将实体拆解成曲面进行编辑，但操作过程总感觉不够丝滑，也许在后期版本会逐渐完善吧。

SCDM具有丰富的输入输出接口，能够导入导出市面上绝大多数几何文件格式。

不同于DM的十年不更新，SCDM的更新非常频繁，几乎每一个ANSYS大版本都会更新一大堆的功能。

如果要在DM和SCDM中挑选一款作为前处理工具，强烈推荐使用SCDM。

3、ANSYS Meshing

ANSYS Meshing也是ANSYS的亲儿子，其随Workbench一起闯荡江湖。ANSYS Meshing负责为ANSYS Workbench中的大多数求解器输出网格，地位斐然。在最近的几个ANSYS版本中，ANSYS Meshing的操作界面发生了非常大的变化。

ANSYS Meshing只能进行网格生成，不具备几何操作能力，因此在网格生成过程中如果发现存在几何问题，就只能返回到DM或SCDM中进行操作了，这其实也造成了ANSYS Meshing的操作过程不丝滑，ANSYS Workbench的各模块打开慢的要死，十多年也没见性能改进。

在网格生成方面，ANSYS Meshing的功能比较齐全，能够生成大多数常规的网格类型（三角形、四边形、四面体、六面体、三棱柱、五面体网格），配合ANSYS官方插件可以生成多面体（不过这个插件官方商店现在找不到了，我这里只有支持18.2版本的老插件）。

在最近的版本中，ANSYS Meshing增加了网格编辑功能，能够对低质量网格进行手工编辑。

ANSYS Meshing的操作方式比较简单，操作逻辑也很清晰，很适合新手入门使用。不过ANSYS Meshing目前似乎不支持并行生成网格，在生成大量网格时超级慢。虽然软件里面有个设置CPU数量的参数，但我试过那个参数设置成多少都没啥效果，资源管理器里面只有一个CPU在干活，目前不清楚是参数设置的原因还是软件本身的原因。

个人觉得ANSYS Meshing比较适合中等以下规模的网格生成。

4、ICEM CFD

ICEM CFD也不是ANSYS亲生的，不过在被收编的头几年，ANSYS还是花了大力气对其进行推广的。毕竟在收购ICEM CFD之后，ANSYS又接连收购了CFX和Fluent，且又放弃了CFX的前处理工具cfx-build，抛弃了Gambit，那年头ANSYS Meshing又还没有完全成长起来，TGrid又是一副丑不拉几的尊荣难用得要死，ANSYS CFD系列迫切需要一款能打的前处理工具，于是ICEM CFD就被推到了前台。不过随着ANSYS Meshing的功能逐渐完善，TGrid摇身一变成了Fluent Meshing，ICEM CFD的地位越来越不妙。ICEM CFD似乎十几年没有更新功能了。

作为一款前处理软件，ICEM CFD的功能还是比较全面的，从几何处理到网格生成都能胜任。不同于DM和SCDM的基于实体建模，ICEM CFD基于曲面建模，因此在几何处理方面更加非常灵活，也更强大。ICEM CFD也支持完善的几何导入功能，能够导入绝大多数市面上主流的CAD文件格式。

ICEM CFD能够支持除多面体以外的其他所有网格类型，而且其在分块结构网格生成方面具有优势。因此如果对分块结构网格情有独钟的话，ICEM CFD还是非常不错的选择。

不过也因为长时间的停止更新，ICEM CFD正逐渐落后于主流网格生成。ICEM CFD不支持并行网格生成（虽然有选项设置CPU数量，但没有啥用），不支持多面体网格，不支持Fluent Meshing最近几个版本鼓吹的马赛克网格。而且ICEM CFD的分块网格功能也正在逐渐被SCDM替代。

再过几年，谁还能想到，十多年前，ICEM CFD也是ANSYS CFD系列的小甜甜呢。

5、Fluent Meshing

这货现在已经成了Fluent的御用前处理了，谁又能想到，其实二十年前它就已经是Fluent的御用前处理了呢。ANSYS将Tgrid进行深度改造，打造出一个与Fluent无缝集成的网格生成工具，而且在最近几个版本中推出了watertight工作流程，的确是让tgrid脱胎换骨，不然就原来tgrid那狗都嫌弃的gui界面和毫无逻辑的操作流程，大概也就开发者能捏着鼻子用吧。

Fluent Meshing提供了三套操作流程：outline流程、watertight流程以及FMT流程。outline流程就是那个毫无逻辑的操作流程，适合高端用户。watertight和fmt流程是ANSYS打造的新流程，非常适合工程应用。尤其是watertight流程配合SCDM，简直就是绝配。

Fluent Meshing能够支持所有Fluent支持的网格形式，且支持并行网格生成，非常适合于大规模网格生成，256G内存可以很轻松生成几千万网格。

Fluent Meshing不能生成二维网格，也不能做分块结构网格。目前最新版本可以支持Multizone网格，也算是支持扫掠网格了。

总体上来讲，这些前后处理工具各有千秋，任意搭配一两款即可应付绝大多数的工程问题了。

我个人还是比较推荐使用SCDM+Fluent Meshing组合，利用SCDM处理几何，对于二维模型和简单的三维模型，可以直接在SCDM中生成网格，而对于复杂的三维几何模型，则可以在Fluent Meshing中生成网格，它们和Fluent Solution都是可以无缝连接的。

如果做流固耦合，则很有必要掌握ANSYS Meshing。

如果对分块网格有执念，去耍ICEM CFD吧，不过我还是建议直接SCDM，虽然SCDM做分块网格没有ICEM CFD那么多。

如果要做旋转机械建模，可以试试DM。

幼儿园小朋友才做选择呢，成年人一般选择全都用，想用哪个用哪个，哪个用着顺手就用哪个~

（完）