1、第六章 掃掠劃分 6-1Sweep Meshing概述 Training Manual 六面體劃分的掃掠方法 掃掠術語 掃掠的挑戰(zhàn) 比較 Workbench 掃掠方法 掃掠劃分方法 可掃掠體 掃掠網格膨脹 掃掠方法網格控制 掃掠或薄掃掠? 薄模型掃掠 作業(yè) 6.1多體部件的掃掠劃分 作業(yè)6.2薄模型掃掠 6-15Sweep Meshing六面體劃分的掃掠方法在Workbench ANSYS 網格劃分中有3中六面體劃分或掃掠方法:1. 掃掠方法 傳統(tǒng)的掃掠方法 12.0版本的改進 2. 薄掃掠方法 11.0中新方法 12.0版本的改進 3. 多區(qū) 12.0中新方法 Training Manual

2、Sweep Meshing掃掠術語 Training Manual為評估哪種方法可用，有一些重要名詞需要考慮/了解. 當創(chuàng)建六面體網格時, 先劃分源面再延伸到目標面 其它面叫做側面 掃掠方向或路徑由側面定義 源面和目標面間的單元層是由插值法而建立并投射到側面.源面 側面 掃掠路徑 目標面 Sweep Meshing掃掠術語 Training Manual 為劃分完整的固體/流體, 需要幾個掃掠操作 幾何分解 (分裂) : 控制網格 (在縫隙得到分層的網格) 或創(chuàng)建可掃掠體. 為使可掃掠體得到共形網格，體應組裝進多體部件 這里幾何分裂成了幾個體, 每個體有一個源面和目標面 Sweep Meshi

3、ng掃掠挑戰(zhàn) Training Manual 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): 多個源面或目標面 掃掠方向多個側面(盡管多個側面可能由于它們強加的額外約束引起質量問題) 幾何分解成可掃掠區(qū)域 怎樣構造幾何, VTs, 等. 不清楚源面/目標面/側面的定義 多體部件的操作: 不清楚多體部件的掃掠方向 共形網格 (對所有/大多體掃掠的部件, 和一些體由四面體自由劃分的部件)Sweep Meshing掃掠挑戰(zhàn) Training Manual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源面和目標面 多區(qū)方法 提供自由分解方法:

4、嘗試非手動分裂模型幾何 支持多個源面和多個目標面方法 Sweep Meshing比較 Workbench 掃掠方法Training Manual掃掠方法: 單個源面對單個目標面的掃掠. 很好地處理掃掠方向多個側面 需要分解幾何以致每個掃掠路徑 薄掃掠方法: 多個源面對多個目標面的掃掠 很好地替代殼模型中面以得到純六面體網格 對應一個體 .多區(qū)方法: 自由分解方法 多個源面對多個目標面 Sweep Meshing掃掠劃分方法Training Manual 使用此技術，可掃掠體可由六面體和楔形單元有效劃分 掃掠劃分方法 體相對側源面和目標面的拓撲可手動或自動選擇. 源面可劃分為四邊形和三角形面 源

5、面網格復制到目標面 隨體的外部拓撲，生成六面體或楔形單元連接兩個面 一個體單個源面/單個目標面 可對一個部件中多個體應用單一掃掠方法 Sweep Meshing可掃掠體 Training Manual 一個可掃掠體需滿足: 包含不完全閉合空間 至少有一個由邊或閉合表面連接的從源面到目標面的路徑 沒有硬性分割定義以致在源面和目標面相應邊上有不同分割數(shù) 可通過右擊 Show Sweepable Bodies預覽 找不到可掃掠體的軸，但總可以手動設置 源面和目標面不必是平面或平行面 不必是等截面的 Sweep Meshing掃掠網格膨脹Training Manual 對掃掠網格,選擇源面的邊，源面則

6、得到膨脹 網格方法中的Src/Trg Selection 應設置為Manual Source或Manual Source and Target 一旦定義了源面, 然后就可以定義膨脹 掃掠網格的膨脹將使用Pre inflation算法 只能利用 First Layer 或Total Thickness 選項 Sweep Meshing掃掠方法網格控制Training Manual 自由面網格類型 四邊形/三角形(默認) 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 邊界

7、是無約束的不允許分裂(默認) 防止在六面體/楔形劃分中引入四面體和棱錐單元 Sweep Meshing彎曲周圍的掃掠Training Manual 當掃掠幾何包含許多扭曲/彎曲時, 掃掠劃分器會產生扭曲單元導致網格劃分失敗 依賴于幾何拓撲 多步創(chuàng)建的幾何 (如，一系列的拉伸和旋轉) 更可能產生問題 單個3D操作可以避免這種現(xiàn)象 使用掃掠操作而不是一系列的拉伸和旋轉 在一些CAD 程序包中，沿一個樣條曲線拉伸/掃掠比沿分段曲線能得到更好的拓撲 Sweep Meshing掃掠或 薄掃掠?Training Manual掃掠方法: 單個源面對單個目標面的掃掠. 很好地處理掃掠方向多個側面 需要分解幾何

8、以致每個掃掠路徑對應一個體.薄掃掠方法: 多個源面對多個目標面的掃掠 很好地替代殼模型中面以得到純六面體網格 一些模型的網格劃分可以使用兩種方法其中任一個 Sweep Meshing什么時候使用掃掠與薄掃掠使用掃掠方法當 : 側面不 “薄”*. 只有1個源面和1個目標面 掃掠方向沿路徑改變 使用薄掃掠方法當 : 側面 “薄”*. 有多個源面和目標面 路徑是直線的 Training Manual* 一般, “薄” 意味著側面相對于源面比較小 (側面/源面長徑比是 1/5)Sweep Meshing薄模型掃掠 Training Manual 薄模型不只一個源面，其面可自動或手動薄模型掃掠 模型應是

9、薄的，而且源面和目標面不能相互接觸.一“” 模型必須有 個明顯的 側面1 支持多體部件，但只允許一個 單元穿過厚度2 掃掠方向沒有膨脹和偏斜 捕捉多個源面，忽略多個目標3面 6-16 Sweep Meshing薄實體掃掠處理Training ManualMultiple sourceMultiple targetMultiple sources capturedMultiple targets ignored 6-17 作業(yè) 6.1一多體部件的掃掠劃分 6-18Sweep Meshing目標 Training Manual這個作業(yè)示范多體部件的掃掠劃分，并設置邊尺寸用來指定掃掠方向的網格等份。

10、 并示范掃掠網格膨脹. 6-25Sweep Meshing輸入幾何 Training Manual1. 從指南文件夾將 multi.agdb文件復制進你的工作目錄 2. 啟動Workbench 并雙擊Component Systems面板的Mesh項 3. 右擊 項目示圖區(qū)中Mesh 中Geometry 并 選 擇 Import Geometry/Browse4. 瀏覽復制的multi.agdb文件并點擊Open。注意這時Geometry 有一個綠色對號標記，暗示幾何已經被定義 5.雙擊項目示圖區(qū)Mesh對象中 Mesh項 Training Manual Sweep Meshing插入掃掠劃分

11、 6. 關掉右邊網格劃分選項面板，不進行任何設置 7. 右擊 Mesh 插入一個方法. 選擇兩個體并設置 method 為 Sweep8. 將 Src/Trg selection設為 Manual Source ，并選擇所示兩個面作為源面 Sweep Meshing邊尺寸 Training Manual9. 將如圖所示兩個邊邊尺寸定義為20等份。 將Bias Type 設為shrink towards the ends并將 Bias Factor 設為 4Sweep Meshing掃掠設置 Training Manual10. 在 Mesh 選項中, 設置 Physics Preference

12、為CFD ， Solver Preference 為 Fluent. 關閉Advanced Size Function 并將 Element Size 設為0.25 cm。展開 Statistics 將Mesh Metric 設為SkewnessSweep Meshing初始網格 Training Manual11. 生成網格。注意邊尺寸和最大偏斜的影響 Sweep Meshing掃掠方法膨脹Training Manual12. 選擇所示8個邊進行掃掠膨脹。 將 Inflation Option 設置為Total Thickness 并設置 5 個層 ，且Maximum Thickness為

13、0.5 cm.Sweep Meshing膨脹網格 Training Manual13. 生成網格. 觀察網格屬性和最大偏斜.6-26 作業(yè) 6.2薄模型掃掠 6-27Sweep Meshing目標 Training Manual這個作業(yè)示范單體的薄模型掃掠方法的使用 ，使多個單元穿過厚度.并且顯示虛擬拓撲如何將模型轉換為合適形態(tài)以能夠標準掃掠，允許掃掠方向和膨脹的偏斜 6-33Sweep Meshing輸入幾何 Training Manual1. 從指南文件夾thinmodel.agdb 文件復制進你的工作目錄 2. 啟動Workbench并雙擊Component Systems面板的Mesh

14、項 3. 右擊項目示圖區(qū)中Mesh項中Geometry 并 選 擇 Import Geometry/Browse4. 瀏覽復制的thinmodel.agdb文件并點擊Open，注意這時 Geometry有一個綠色對號標記， 暗示幾何已經被定義 Sweep Meshing插入掃掠劃分方法Training Manual5. 雙擊項目示圖區(qū)Mesh對象中 Mesh項 6. 關掉右邊網格劃分選項面板，不進行任何設置 7. 右擊 Mesh 插入一個方法. 選擇體并設置 method 為 Sweep8. 設置 Src/Trg selection為Manual Thin ，并選擇所示3個面作為源面 9. 設

15、置 Sweep Num Divs為 4Sweep Meshing網格尺寸和公制Training Manual10. 點擊 Outline 中Mesh11. Physics Preference 設為CFD ，并且Solver Preference 設為 Fluent12. 展開 Sizing 并注意Advanced Size Function 設置為 On: Curvature13. 設置 Max Face Size 為 0.10 in. ( 注意: 如果單位是其它體制, 點擊菜單欄的 Units 并改為U.S.慣例的 (in,lbm, )14. 展開 Statistics 并將 Mesh M

16、etric設為SkewnessSweep Meshing網格和網格質量Training Manual15. 生成網格. 注意網格數(shù)量和 Skewness metricSweep Meshing插入虛擬面 Training Manual16. 如果源面和目標面的3個面使用虛擬拓撲合并成一個面, 產生的模型就可以用手動源面進行掃掠劃分，允許掃掠方向和膨脹的偏斜.加亮顯示模型然后左擊 Virtual Topology 項17. 對面設置選擇濾波器，并選擇組成掃掠源面的3個面18. 右擊Outline中 Virtual Topology 并選擇 Insert Virtual CellSweep Meshing更改掃掠方法Training Manual19. 增加由目標面的3個面組成的第二個虛擬面 20. 在掃掠方法中, 需要將 Src/Trg option改為Manual Source 并輸入已創(chuàng)建的虛擬源面 21. 注意現(xiàn)在可以在掃掠方向設置偏斜. 在端面