1、ANSYS網(wǎng)格劃分簡介,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序概述,Workbench中ANSYS Meshing應(yīng)用程序的目標(biāo)是提供通用的 網(wǎng)格劃分格局。網(wǎng)格劃分工具可以在任何分析類型中使用: FEA Simulations 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 顯示動(dòng)力學(xué)分析 AUTODYN ANSYS LS DYNA 電磁分析 CFD 分析 ANSYS CFX ANSYS FLUENT,網(wǎng)格詳述,目的 對(duì) CFD (流體) 和FEA (結(jié)構(gòu)) 模型實(shí)現(xiàn)離散化。 劃分網(wǎng)格的目的是把求解域分解成可得到精確解的適當(dāng)數(shù)量的單元. 3D網(wǎng)格的基本形狀有 :,集流管例子 : 熱應(yīng)力氣流分析的外部鑄件和內(nèi)部流體的網(wǎng)格劃分,四面體 (非

2、結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格),六面體 (通常為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格),棱柱 (四面體網(wǎng)格被拉伸時(shí)形成),棱錐 (四面體和六面體之間的過渡),網(wǎng)格詳述,需考慮的事項(xiàng),細(xì)節(jié): 多少幾何細(xì)節(jié)是和物理分析有關(guān)的 不必要的細(xì)節(jié)會(huì)大大增加分析需求 細(xì)化 哪些是復(fù)雜應(yīng)力梯度區(qū)域？這些區(qū)域需要高密度的網(wǎng)格.,有必要?jiǎng)澐诌@里的網(wǎng)格嗎？,流體邊界層的網(wǎng)格,在螺栓孔附近進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化,網(wǎng)格詳述,質(zhì)量 復(fù)雜幾何區(qū)域的網(wǎng)格單元會(huì)變扭曲。劣質(zhì)的單元會(huì)導(dǎo)致劣質(zhì)的結(jié)果，或者在某些情況無結(jié)果! 有很多方法來檢查單元網(wǎng)格質(zhì)量 (mesh metrics*)。例如 ，一個(gè)重要的度量是單元畸變度（ Skewness ）?；兌仁菃卧鄬?duì)其理想形狀的相對(duì)扭曲的度

3、量，是一個(gè)值在0 (極好的) 到1 (無法接受的)之間的比例因子.,*更多檢查網(wǎng)格的信息在培訓(xùn)講稿的附錄文件中。,CFD網(wǎng)格劃分問題,CFD網(wǎng)格 細(xì)化網(wǎng)格來捕捉關(guān)心的梯度 例如. 速度, 壓力,溫度, 等. 網(wǎng)格的質(zhì)量和平滑度對(duì)結(jié)果的精確度至關(guān)重要 這導(dǎo)致較大的網(wǎng)格數(shù)量, 經(jīng)常數(shù)百萬的單元 大部分可劃分為四面體網(wǎng)格, 但六面體單元仍然是首選的 CFD網(wǎng)格的四面體單元通常是一階的(單元邊上不包含中節(jié)點(diǎn)),網(wǎng)格類型,四面體網(wǎng)格和四面體/棱柱混合網(wǎng)格,網(wǎng)格類型,六面體網(wǎng)格,網(wǎng)格劃分程序,為方便使用創(chuàng)建命名選項(xiàng) 設(shè)置目標(biāo)物理環(huán)境 (結(jié)構(gòu), CFD, 等)。自動(dòng)生成相關(guān)物理環(huán)境的網(wǎng)格 (如 FLUENT

4、, CFX, 或 Mechanical) 設(shè)定網(wǎng)格劃分方法 定義網(wǎng)格設(shè)置 (尺寸, 控制, 膨脹, 等.) 預(yù)覽網(wǎng)格并進(jìn)行必要調(diào)整 生成網(wǎng)格 檢查網(wǎng)格質(zhì)量 準(zhǔn)備分析的網(wǎng)格,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序流程,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序使用分割 的方法 幾何體的各個(gè)部件可以使用不同的網(wǎng)格劃分方法 不同部件的體的網(wǎng)格可以不匹配或不一致 單個(gè)部件的體的網(wǎng)格匹配或一致 所有網(wǎng)格將寫入共同的中心數(shù)據(jù)庫 3D 和2D 幾何存在很多不同的網(wǎng)格劃分方法,網(wǎng)格劃分方法,3D 幾何網(wǎng)格劃分方法,3D 幾何有六種不同網(wǎng)格劃分方法: 自動(dòng)劃分 四面體 Patch Conforming Patch Independent

5、(ICEM CFD Tetra algorithm) 掃掠劃分 多區(qū) 六面體支配的 CFX-網(wǎng)格,2D幾何網(wǎng)格劃分方法,面體或殼2D幾何有四種不同網(wǎng)格劃分方法: 自動(dòng)的 (四邊形支配) 三角形 均勻四邊形和三角形 均勻四邊形,幾何要求,所有的3D 網(wǎng)格劃分方法要求 組成的幾何為實(shí)體 如果輸入一個(gè)由面體組成的幾何，需要在ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序中生成3D網(wǎng)格，就需要額外的步驟將其轉(zhuǎn)換為3D 實(shí)體 (盡管表面體可以由表面網(wǎng)格劃分法來劃分),四面體網(wǎng)格,優(yōu)點(diǎn) 任意體總可以用四面體網(wǎng)格 可以快速, 自動(dòng)生成, 并適用于復(fù)雜幾何 在關(guān)鍵區(qū)域容易使用曲度和近似尺寸功能自動(dòng)細(xì)化網(wǎng)格 可使用膨脹細(xì)化實(shí)體邊界

6、附近的網(wǎng)格 (邊界層識(shí)別) 缺點(diǎn) 在近似網(wǎng)格密度情況下，單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)高于六面體網(wǎng)格 一般不可能使網(wǎng)格在一個(gè)方向排列 由于幾何和單元性能的非均質(zhì)性，不適合于薄實(shí)體或環(huán)形體,Patch Conforming 四面體,Patch Conforming 算法的四面體方法 考慮面和它們的邊界 (邊和頂點(diǎn)) 包含膨脹因子的設(shè)定, 控制四面體邊界尺寸的內(nèi)部增長率 包括CFD的膨脹層或邊界層識(shí)別 同一個(gè)組建中可和體掃掠方法混合使用 產(chǎn)生一致的網(wǎng)格,四面體網(wǎng)格,掃掠網(wǎng)格,單元形狀,Patch Conforming 四面體實(shí)例,考慮面 (和邊),圓孔的識(shí)別,Patch Independent四面體,Patch I

7、ndependent (ICEM CFD Tetra)算法的四面體方法 如沒有載荷,邊界條件或其它作用，面和它們的邊界 (邊和頂點(diǎn)) 不必考慮 適用于粗糙的網(wǎng)格或生成更均勻尺寸的網(wǎng)格 ANSYS Meshing Application可以非常方便的生成四面體網(wǎng)格 ANSYS Meshing Application 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格尺寸控制 Tetra 部分也有膨脹應(yīng)用,粗糙網(wǎng)格，忽略表面模型細(xì)節(jié)處,CFD膨脹層應(yīng)用,單元形狀,Patch Independent 四面體,對(duì) CAD 許多面的修補(bǔ)有用, 碎面、短邊、差的面參數(shù)等。 用四面體方法, 設(shè)置Algorithm為 Patch Independe

8、nt 如沒有載荷或命名選項(xiàng)，面和邊 不必要考慮 這里除設(shè)置curvature 和 proximity外， 對(duì)所關(guān)心的細(xì)節(jié)部位有額外的設(shè)置,鄰近的面,小孔,四面體方法的膨脹,作用于體的膨脹，對(duì)面定義,掃掠方法,體必須是可掃掠的 膨脹可產(chǎn)生純六面體或棱柱網(wǎng)格 手動(dòng)或自動(dòng)設(shè)定 source/target 通常是單個(gè)源面對(duì)單個(gè)目標(biāo)面。薄壁模型自動(dòng)網(wǎng)格劃分會(huì)有多個(gè)面，且厚度方向可劃分為多個(gè)單元 右擊 Mesh: 選Show Sweepable Bodies顯示可掃掠體,自動(dòng)劃分方法,自動(dòng)進(jìn)行四面體(Patch Conforming)或掃掠網(wǎng)格劃分, 取決于體是否可掃掠。同一部件的體有一致的網(wǎng)格.,無膨脹

9、,程序化控制膨脹,四面體 (Patch Conforming),掃掠,四面體 (Patch Conforming),多區(qū)掃掠網(wǎng)格劃分,基于 ICEM CFD 六面體模塊 自動(dòng)幾何分解 用掃掠方法，這個(gè)元件要被切成3個(gè)體來得到純六面體網(wǎng)格,用多區(qū)劃分，可立即對(duì)其網(wǎng)格劃分!,一般網(wǎng)格控制,命名選項(xiàng),命名選項(xiàng)允許用戶對(duì)頂點(diǎn), 邊,面, 或體創(chuàng)建組 命名選項(xiàng)可用來定義網(wǎng)格控制, 施加載荷和結(jié)構(gòu)分析中的邊界等 命名選項(xiàng)將在網(wǎng)格輸入到CFX-Pre 或Fluent時(shí)，以域的形式出現(xiàn) 在定義接觸區(qū)，邊界條件等時(shí)可參考，提供了一種選擇組的簡單方法 用來方便膨脹的程序化控制 注意: 一組命名選項(xiàng)中只能有一種類型

10、的實(shí)體. 例如，頂點(diǎn)和邊不能在同一命名選項(xiàng)中存在. 命名選項(xiàng)組可從 DesignModeler 和某些 CAD系統(tǒng)中輸入,物理設(shè)置,Mechanical,CFD,CFD的缺省網(wǎng)格設(shè)置,作用于邊和面,作用于體,作用于所有幾何,無高級(jí)尺寸功能,作用于邊,網(wǎng)格質(zhì)量,Mechanical 設(shè)置,CFD 設(shè)置,網(wǎng)格尺寸策略: CFD,在必要區(qū)域依靠Advanced Size Functions 細(xì)化網(wǎng)格 Curvature (默認(rèn)的) Proximity 識(shí)別模型的最小特征 設(shè)置能有效識(shí)別特征的最小尺寸 如果導(dǎo)致了過于細(xì)化的網(wǎng)格 在最小尺寸下作用一個(gè)硬尺寸 使用收縮控制來去除小邊和面 確保收縮容差小于局

11、部最小尺寸 如有需要, 可對(duì)體, 面, 邊或影響體定義軟尺寸，對(duì)網(wǎng)格生成的尺寸設(shè)置施加更多的控制,相關(guān)性和關(guān)聯(lián)中心,粗糙,中等,細(xì)化,拖動(dòng)滑塊實(shí)現(xiàn)細(xì)化或粗糙的網(wǎng)格,相關(guān)性,全局單元 尺寸,Element Size設(shè)置整個(gè)模型使用的單元尺寸。這個(gè)尺寸將應(yīng)用到所有的邊, 面, 和體的劃分。當(dāng)高級(jí)尺寸功能使用的時(shí)候這個(gè)選項(xiàng)不會(huì)出現(xiàn) 缺省值基于 Relevance和Initial Size Seed 可輸入想要的值,高級(jí)尺寸功能,標(biāo)準(zhǔn)尺寸功能,高級(jí)尺寸功能,無高級(jí)尺寸功能時(shí), 根據(jù)已定義的單元 尺寸對(duì)邊劃分網(wǎng)格, 對(duì) curvature 和proximity, 細(xì)化，對(duì)缺陷和收縮控制進(jìn)行調(diào)整, 然后通

12、過面 和體網(wǎng)格劃分器,下面列出了可用到的局部網(wǎng)格控制 (可用性取決于使用的網(wǎng)格劃分方法) 尺寸 接觸尺寸 細(xì)化 映射面劃分 匹配控制 收縮 膨脹,局部網(wǎng)格控制,局部尺寸,局部尺寸: “Element Size”定義體, 面, 邊,或頂點(diǎn)的平均單元邊長 “Number of Divisions” 定義邊的單元分?jǐn)?shù) 球體內(nèi)的“Sphere of Influence” 單元給定平均單元尺寸 以上可用選項(xiàng)取決于作用的實(shí)體 如使用了高級(jí)尺寸功能選項(xiàng)會(huì)不同,面尺寸,局部尺寸: “Element Size”定義面的平均單元邊長 球體內(nèi)的“Sphere of Influence” 單元給定平均單元尺寸 除了頂

13、點(diǎn),影響球，對(duì)其它需要定義一個(gè)坐標(biāo)系,邊尺寸(偏置) 可通過對(duì)一個(gè)端部，兩個(gè)端部或中心的 偏置把邊離散化 考慮: 如圖所示的源面使用了掃掠網(wǎng)格 源面的兩對(duì)邊定義了邊尺寸. 偏置邊尺寸以在邊附近得到更 細(xì)化的網(wǎng)格,邊尺寸,映射面劃分,映射面劃分 在面上允許產(chǎn)生結(jié)構(gòu)網(wǎng)格: 下面例子中,映射面劃分的內(nèi)部圓柱面有更均勻的網(wǎng)格模式. 如果面由于任何原因不能映射劃分, 劃分會(huì)繼續(xù)，但可從樹狀略圖中圖標(biāo)上看出,映射面劃分,映射面劃分 如果選擇的映射面劃分的面是由兩個(gè)回線定義的, 就要激活徑向的分割數(shù)。掃掠時(shí)指定穿過環(huán)形區(qū)域的分割數(shù)。 這用來產(chǎn)生多層單元穿過薄環(huán)面,膨脹選項(xiàng),使用自動(dòng)膨脹 程序化控制 所有面無

14、命名選項(xiàng) 共享體間沒有內(nèi)部面 膨脹選項(xiàng) 平滑過渡 (對(duì) 2D 和四面體劃分是默認(rèn)的） 第一層厚度 總厚度 (對(duì)其它是默認(rèn)的) 膨脹算法 前處理 (TGrid) 對(duì)Tri/Patch conforming Tet/Sweep 后處理 (ICEM CFD) 對(duì)Patch non-conforming Tetra 沖突避免 壓縮(對(duì) Fluent默認(rèn)) Stair-Step (對(duì) CFX默認(rèn)) 其它詳細(xì)設(shè)置見第 5章,四面體和多區(qū)的膨脹,膨脹 當(dāng)網(wǎng)格方法設(shè)置為四面體或多區(qū)，通過選擇想要膨脹的面，膨脹層可作用于一個(gè)體或多個(gè)體,掃掠網(wǎng)格的膨脹,對(duì)掃掠網(wǎng)格,通過選擇源面上要膨脹的邊來施加膨脹,Src/Tr

15、g Selection 因此需要設(shè)置為Manual Source 或Manual Source and Target,生成網(wǎng)格,生成網(wǎng)格 生成完整體網(wǎng)格 預(yù)覽表面網(wǎng)格 對(duì)大多數(shù)方法 (除 Tetrahedral Patch Independent 方法), 這個(gè)選項(xiàng)更快. 因此它通常首選用來預(yù)覽表面網(wǎng)格 . 如果由于不能滿足單元質(zhì)量參數(shù)網(wǎng)格生成失敗, 預(yù)覽表面網(wǎng)格是有用的 它允許你看到表面網(wǎng)格, 因此可看到需要改進(jìn)的地方,截面位面,在網(wǎng)格劃分程序中, 截面位面可顯示內(nèi)部的網(wǎng)格 找到工具欄的 “New section plane” 按鈕 可顯示 位于截面任一邊的單元 切割或完整的單元 位面上的單

16、元 可使用多個(gè)位面,四面體網(wǎng)格膨脹,四面體網(wǎng)格劃分算法,Patch Conforming 默認(rèn)時(shí)考慮所有的面和邊 (盡管在收縮控制和虛擬拓?fù)鋾r(shí)會(huì)改變且默認(rèn)損傷外貌基于最小尺寸限制) 適度簡化CAD (如. native CAD, Parasolid, ACIS, 等.) 在多體部件中可能結(jié)合使用掃掠方法生成共形的混合四面體/棱柱和六面體網(wǎng)格 有高級(jí)尺寸功能 表面網(wǎng)格 體網(wǎng)格 Patch Independent 對(duì) CAD 有長邊的面, 許多面的修補(bǔ), 短邊等有用. 內(nèi)置 defeaturing/simplification 基于網(wǎng)格技術(shù) 基于 ICEM CFD 四面體/棱柱 Octree 方法

17、 體網(wǎng)格 表面網(wǎng)格,Patch Conforming 四面體膨脹,基本設(shè)置包括膨脹選項(xiàng)，前處理和后處理膨脹算法,膨脹選項(xiàng) 平滑過渡,平滑過渡 (默認(rèn)) 使用局部四面體單元尺寸計(jì)算每個(gè)局部的初始高度和總高度以達(dá)到平滑的體積變化比。 每個(gè)膨脹的三角形都有一個(gè)關(guān)于面積計(jì)算的初始高度，在節(jié)點(diǎn)處平均。這意味著對(duì)一均勻網(wǎng)格，初始高度大致相同，而對(duì)變化網(wǎng)格初始高度也是不同的。 過渡比 膨脹層最后單元層和四面體區(qū)域第一單元層間的體尺寸改變 當(dāng)求解器設(shè)置為 CFX時(shí), 默認(rèn)的 Transition Ratio是 0.77. 對(duì)其它物理選項(xiàng), 包括Solver Preference 設(shè)置為 Fluent的CFD,

18、 默認(rèn)值是 0.272. 因?yàn)镕luent 求解器是單元為中心的，其網(wǎng)格單元等于求解器單元, 而CFX 求解器是頂點(diǎn)為中心的 ，求解器單元是雙重節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格構(gòu)造的，因此會(huì)發(fā)生不同的處理,膨脹選項(xiàng) 厚度選項(xiàng),總厚度 創(chuàng)建常膨脹層，用Number of Layers 的值和Growth Rate 控制以獲得Maximum Thickness值控制的總厚度。不同于Smooth Transition 選項(xiàng)的膨脹，Total Thickness選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量. 第一層厚度 創(chuàng)建常膨脹層，用 First Layer Height, Maximum Layers, 和 Growt

19、h Rate 控制生成膨脹網(wǎng)格。不同于Smooth Transition 選項(xiàng)的膨脹， First Layer Thickness 選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量。,高級(jí)膨脹選項(xiàng),Mesh 設(shè)置為 Yes，在Global Inflation Options下可看到Advanced Options 沖突避免 Layer Compression (對(duì) Fluent默認(rèn)) Stair Stepping (對(duì) CFX默認(rèn)) 增長比類型 最大角 倒圓角比 使用后處理平滑 平滑迭代,沖突避免,層壓縮 不同面的膨脹陣面擴(kuò)展有可能沖突, 膨脹層就要受壓制，以給四面體層留足夠的空間 如果層壓縮不

20、能解決沖突, 層就會(huì)由于以下描述的stair stepping而去除. 產(chǎn)生一警告信息并且FLUENT用戶特別關(guān)心的網(wǎng)格質(zhì)量會(huì)受到影響 Stair Stepping 剝離膨脹層阻止陣面擴(kuò)展沖突，以給四面體層留足夠的空間,膨脹: Compression 與. Stair-stepping,Layer Compression: Stair-stepping:,掃掠劃分,六面體劃分的掃掠方法,在Workbench ANSYS 網(wǎng)格劃分中有3中六面體劃分或掃掠方法: 掃掠方法 薄掃掠方法 多區(qū),掃掠術(shù)語,為評(píng)估哪種方法可用，有一些重要名詞需要考慮/了解. 當(dāng)創(chuàng)建六面體網(wǎng)格時(shí), 先劃分源面再延伸到目標(biāo)面

21、 其它面叫做側(cè)面 掃掠方向或路徑由側(cè)面定義 源面和目標(biāo)面間的單元層是由插值法而建立并投射到側(cè)面.,源面,目標(biāo)面,側(cè)面,掃掠路徑,掃掠術(shù)語,為劃分完整的固體/流體, 需要幾個(gè)掃掠操作 幾何分解 (分裂) : 控制網(wǎng)格 (在縫隙得到分層的網(wǎng)格) 或創(chuàng)建可掃掠體. 為使可掃掠體得到共形網(wǎng) 格，體應(yīng)組裝進(jìn)多體 部件 這里幾何分裂成了幾個(gè)體,每個(gè)體有一個(gè)源面和目標(biāo) 面,掃掠挑戰(zhàn),掃掠只作用于可掃掠體. 以下的一些限制形成了掃掠劃分方法的挑戰(zhàn): 多個(gè)源面或目標(biāo)面 掃掠方向多個(gè)側(cè)面(盡管多個(gè)側(cè)面可能由于它們強(qiáng)加的額外約束引起質(zhì)量問題) 幾何分解成可掃掠區(qū)域 怎樣構(gòu)造幾何, VTs, 等. 不清楚源面/目標(biāo)面

22、/側(cè)面的定義 多體部件的操作: 不清楚多體部件的掃掠方向 共形網(wǎng)格 (對(duì)所有/大多體掃掠的部件, 和一些體由四面體自由劃分的部件),掃掠挑戰(zhàn),引入薄掃掠和多區(qū)方法來幫助解決普通掃掠方法的一些困難. 薄掃掠方法: 善于處理薄部件的多個(gè)源面和目標(biāo)面 多區(qū)方法 提供自由分解方法: 嘗試非手動(dòng)分裂模型幾何 支持多個(gè)源面和多個(gè)目標(biāo)面方法,比較 Workbench 掃掠方法,掃掠方法: 單個(gè)源面對(duì)單個(gè)目標(biāo)面的掃掠. 很好地處理掃掠方向多個(gè)側(cè)面 需要分解幾何以致每個(gè)掃掠路徑 對(duì)應(yīng)一個(gè)體 .,薄掃掠方法: 多個(gè)源面對(duì)多個(gè)目標(biāo)面的掃掠 很好地替代殼模型中面以得到純六面體網(wǎng)格,多區(qū)方法: 自由分解方法 多個(gè)源面對(duì)

23、多個(gè)目標(biāo)面,掃掠劃分方法,使用此技術(shù)，可掃掠體可由六面體和楔形單元有效劃分 掃掠劃分方法 體相對(duì)側(cè)源面和目標(biāo)面的拓?fù)淇墒謩?dòng)或自動(dòng)選擇. 源面可劃分為四邊形和三角形面 源面網(wǎng)格復(fù)制到目標(biāo)面 隨體的外部拓?fù)?，生成六面體或楔形單元連接兩個(gè)面 一個(gè)體單個(gè)源面/單個(gè)目標(biāo)面 可對(duì)一個(gè)部件中多個(gè)體應(yīng)用單一掃掠方法,可掃掠體,一個(gè)可掃掠體需滿足: 包含不完全閉合空間 至少有一個(gè)由邊或閉合表面連接的從源面到目標(biāo)面的路徑 沒有硬性分割定義以致在源面和目標(biāo)面相應(yīng)邊上有不同分割數(shù) 可通過右擊 Show Sweepable Bodies預(yù)覽 找不到可掃掠體的軸，但總可以手動(dòng)設(shè)置 源面和目標(biāo)面不必是平面或平行面 不必是等

24、截面的,掃掠網(wǎng)格膨脹,對(duì)掃掠網(wǎng)格,選擇源面的邊，源面則 得到膨脹 網(wǎng)格方法中的Src/Trg Selection 應(yīng) 設(shè)置為Manual Source或Manual Source and Target 一旦定義了源面, 然后就可以定義 膨脹 掃掠網(wǎng)格的膨脹將使用Pre inflation 算法 只能利用 First Layer 或Total Thickness 選項(xiàng),掃掠方法網(wǎng)格控制,自由面網(wǎng)格類型 四邊形/三角形(默認(rèn)) 所有三角形 所有四邊形 類型 單元尺寸 (軟約束) 分割數(shù) (硬約束) 掃掠偏斜類型 類似于邊偏斜 (從源面到目標(biāo)面 約束邊界 (多體部件) 防止在掃掠劃分區(qū)域邊界分裂單元

25、 邊界是無約束的不允許分裂(默認(rèn)) 防止在六面體/楔形劃分中引入四面體和棱錐單元,薄模型掃掠,薄模型不只一個(gè)源面，其面可自動(dòng)或手動(dòng)薄模型掃掠 模型應(yīng)是薄的，而且源面和目標(biāo)面不能相互接觸. 模型必須有一個(gè)明顯的 “側(cè)面” 支持多體部件，但只允許一個(gè)單元穿過厚度 掃掠方向沒有膨脹和偏斜 捕捉多個(gè)源面，忽略多個(gè)目標(biāo)面,1,2,3,薄實(shí)體掃掠處理,Multiple source,Multiple target,Multiple sources captured,Multiple targets ignored,多區(qū)網(wǎng)格劃分介紹,掃掠或多區(qū)?,使用掃掠方法當(dāng): 一個(gè)多體部件中一些體應(yīng)掃掠劃分，一些應(yīng)Pa

26、tch Conforming四面體劃分 如果想要使用高級(jí)尺寸功能 預(yù)覽可掃掠體顯示所有體是可掃掠的 使用多區(qū)當(dāng) : 劃分對(duì)于傳統(tǒng)掃掠方法來說太復(fù)雜的單體部件. 需考慮多個(gè)源面和目標(biāo)面(不能使用 VTs 集成一個(gè)源面 /目標(biāo)面) 關(guān)閉對(duì)源面和側(cè)面的膨脹,多區(qū)方法,多區(qū)的特征是自動(dòng)分解幾何，從而避免將一個(gè)體分裂成可掃掠體以用掃掠方法得到六面體網(wǎng)格 例如, 如右邊所示的幾何需要分裂成三個(gè)體以掃掠得到六面體網(wǎng)格. 用多區(qū)方法，可直接生成六面體網(wǎng)格 基于 ICEM CFD Hexa 程序塊 O-grids 可拉伸建立膨脹 非結(jié)構(gòu)化區(qū)域可由 六面體-支配, 六面體-核心, 或四面體網(wǎng)格填充,多區(qū)方法設(shè)置,

27、多區(qū)不利用高級(jí)尺寸功能 (只用Patch Conforming 四面體和掃掠方法) 源面選擇不是必須的，但是有用的 可拒絕或允許自由網(wǎng)格程序塊,多區(qū)方法設(shè)置,映射網(wǎng)格類型 六面體 六面體/棱柱 自由網(wǎng)格類型 不允許 四面體 六面體-支配 六面體-核心 源面/目標(biāo)面選擇 自動(dòng)的 手動(dòng)源面 高級(jí)的 損傷容差 最小邊長,多區(qū)方法膨脹,算法不同于其它膨脹方法 (拉伸 o-grid) 作用于體, 對(duì)面定義 只有 First Layer 或Total Thickness 選項(xiàng),網(wǎng)格質(zhì)量,概述,網(wǎng)格質(zhì)量度量 Skewness 可接受比 最差單元 FLUENT 求解器的網(wǎng)格質(zhì)量考慮 一般考慮 求解中網(wǎng)格質(zhì)量的

28、影響 網(wǎng)格質(zhì)量影響因子 CAD 問題 網(wǎng)格分解和分布 劃分方法 膨脹 改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略 CAD 清除 虛擬拓?fù)?收縮控制 理性網(wǎng)格尺寸和膨脹設(shè)置 一般推薦,ANSYS 網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格度量,Mesh選項(xiàng)中可得到Mesh Metric，可對(duì)其進(jìn)行設(shè)置和查看來評(píng)估網(wǎng)格質(zhì)量 不同物理環(huán)境和不同求解器對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量有不同的要求 ANSYS 網(wǎng)格劃分中可得到的網(wǎng)格度量有: 單元質(zhì)量 縱橫比 雅可比 扭曲因子 平行誤差 最大拐角 偏斜,網(wǎng)格質(zhì)量度量,縱橫比 一般三角形和四邊形的形貌是最長比與最短邊比的函數(shù)(詳細(xì)見 User Guide) 對(duì)等邊三角形或正方形等于1 (理想的),ANSYS 網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì),對(duì)表面網(wǎng)

29、格(在預(yù)覽表面網(wǎng)格生成后)和體網(wǎng)格 (在預(yù)覽膨脹層或網(wǎng)格生成后) 已選擇的網(wǎng)格度量，將顯示 min, max, averaged和standard deviation 在樹狀略圖的Mesh對(duì)象下，使用Show Worst Elements 可突出顯示最壞單元,FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量考慮事項(xiàng),FLUENT 需要高質(zhì)量的網(wǎng)格來避免數(shù)值發(fā)散 涉及幾個(gè)網(wǎng)格質(zhì)量度量, 但skewness 是主要的度量 縱橫比和胞格尺寸也很重要 最壞情況并取決使用的求解器(基于密度或基于壓力)， FLUENT 可容忍差的網(wǎng)格質(zhì)量，而一些程序可能需要更高的網(wǎng)格質(zhì)量，分辨和好的網(wǎng)格分布 差質(zhì)量單元的位置有助于確定它們的影響 S

30、tatistics 中將得到一些總體的網(wǎng)格質(zhì)量度量 其它網(wǎng)格質(zhì)量度量FLUENT用戶圖形界面菜單中 Mesh/Info/Quality下得到, 或使用 TUI命令mesh/quality,FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量要求,對(duì)Fluent最重要的網(wǎng)格質(zhì)量度量是: Skewness Aspect Ratio Cell Size Change (ANSYS 網(wǎng)格不能執(zhí)行) 對(duì)所有或大多數(shù)程序: Skewness: 對(duì)六面體, 三角形和四邊形: 應(yīng)小于 0.8 對(duì)四面體: 應(yīng)小于 0.9 Aspect Ratio: 應(yīng)小于 40, 但取決于流體特性 膨脹層可容忍大于 50 Cell Size Change:

31、應(yīng)在1與2之間,差網(wǎng)格質(zhì)量可能導(dǎo)致不精確求解和緩慢收斂 一些程序可能要求比建議值更低的偏斜值,Skewness 和 Fluent 求解器,不推薦高 skewness 值 一般保持體網(wǎng)格最大 skewness 值 0.95。而這個(gè)值和物理分析類型和單元位置緊密相關(guān) 如果體網(wǎng)格包含退化單元，F(xiàn)LUENT 會(huì)報(bào)告負(fù)的單元體積 skewness網(wǎng)格質(zhì)量度量等級(jí): *一些情況下，基于求解器的壓力可運(yùn)用包含少量skewness為0.98單元的網(wǎng)格.,(max,avg)CSKEW=(0.912,0.291) (max,avg)CAR=(62.731,7.402),(max,avg)CSKEW=(0.801,

32、0.287) (max,avg)CAR=(8.153,1.298),VzMIN-100ft/min VzMAX400ft/min,VzMIN-90ft/min VzMAX600ft/min,求解中網(wǎng)格質(zhì)量的影響,Large cell size change,例子,網(wǎng)格 2,網(wǎng)格 1,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,CAD 問題 小邊, 尖銳邊和面 邊和面間小縫隙 /通道 未連接幾何體,需確定CAD問題并消除,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,網(wǎng)格分解和分布 急劇變化的幾何，不連續(xù)或小縫隙可能需要更多分解 適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格分布可預(yù)測物理?xiàng)l件 不適當(dāng)?shù)姆纸夂头植?可能導(dǎo)致大的單元尺寸變化，縱橫比和(或)偏斜,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,尺寸功能類型 不適當(dāng)?shù)氖褂?(或根本不使用) 高級(jí)尺寸功能 (ASF) 可能導(dǎo)致差網(wǎng)格質(zhì)量 對(duì)彎曲特征支配的幾何使用Curvature ASF 對(duì)有縫隙或狹窄成份的幾何使用 Proximity ASF 對(duì)綜合這些特征的幾何使用 Curvature and Proximity ASF,ASF 可用來消除 !,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,劃分方法 劃分方法不適當(dāng)?shù)氖褂?(自動(dòng), 四面體) 會(huì)導(dǎo)致大的偏斜 劃分方法的選擇取決于幾何和應(yīng)用程序 使用Outli