ANSYSWorkbenchMesh网格划分自己总结.docx
《ANSYSWorkbenchMesh网格划分自己总结.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYSWorkbenchMesh网格划分自己总结.docx（89页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
ANSYSWorkbenchMesh网格划分自己总结
WorkbenchMesh网格划分解析步骤
网格划分工具平台就是为ANSYS软件的不一样物理场和求解器供应相应的
网格文件，Workbench中集成了好多网格划分软件/应用程序，有ICEMCFD，
TGrid，CFX，GAMBIT，ANSYSPrep/Post等。
网格文件有两类：
①有限元解析（FEM）的构造网格：
构造动力学解析，电磁场仿真，显示动力学解析（AUTODYN，ANSYS
LSDYNA）；
②计算流体力学（CFD解析）解析的网格：
用于ANSYSCFX，ANSYS
FLUENT，Polyflow；
这两类网格的详尽要求以下：
（1）构造网格：
①细化网格来捕捉关心部位的梯度，比方温度、应变能、应力能、位移等；②大部分可划分为周围体网格，但六面体单元依旧是首选；③有些显示有限元求解器需要六面体网格；④构造网格的周围体单元平时是二阶的（单元边上包括中节点）；
（2）CFD网格：
①细化网格来捕捉关心的梯度，比方速度、压力、温度等；
②由于是流体解析，网格的质量和圆滑度对结果的精确度至关重要，这以致较大的网格数量，经常数百万的单元；
③大部分可划分为周围体网格，但六面体单元依旧是首选，流体解析中，同样
的求解精度，六面体节点数少于周围体网格的一半。
④CFD网格的周围体单元平时是一阶的（单元边上不包括中节点）
一般而言，针对不一样解析种类有不一样的网格划分要求：
①构造解析：
使用高阶单元划分较为粗糙的网格；
②CFD：
好的，圆滑过渡的网格，界线层转变（不一样CFD求解器也有不一样的
要求）；
③显示动力学解析：
需要平均尺寸的网格；
物理选项实体单元默关系中心缺圆滑度过渡
认中结点省值
Mechanical
Kept
Coarse
Medium
Fast
CFD
Dropped
Coarse
Medium
Slow
Electromagnetic
Kept
Medium
Medium
Fast
Explicit
Dropped
Coarse
Fine
Slow
注：
上面的几项分别对应
Advanced中的ElementMidsideNodes，以及Sizeing中的
RelevanceCenter，Smoothing，Transition。
网格划分的目的是对CFD（流体）和FEM（构造）模型实现失散化，把求解域分解成可获得精确解的适合数量的单元。
用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。
精细的网格能够使结果更精确，但是会增加CPU计算时间和需要更大的储藏空间，特别是有些不用要的细节会大大增加解析需求。
而有些地方，如复杂应力梯度地域，这些地域
需要高密度的网格，以以下列图所示。
一般而言，我们需要特别留意几何体
中物理量变化特别大的地域，这些地方的网格需要划分得精细一
些！
在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变的密
度（比方，当网格细化后解没有什么改变），收敛控制能够达到这样的目的。
注意：
细化网格不能够填充模型不正确的假设和输入引起的错误。
网格划分的利害对后边的求解有十分重要的影响，上图例子列举了一个集流管固体铸件中不收敛的热场。
很明显低质单元地域的解析不能能获得符合本质的数据场。
下面是几种典型网格的形状表示图，其中“周围体网格”和“六面体网格”是主要种类：
（1）周围体网格：
①能够迅速地、自动地生成，并适合于复杂几何。
如采用网格划分方法中的
Automatic，关于一般几何体外形不那么规整，难以被Sweep，因此很难生成六面体网格，这时采用Automatic方法能迅速生成周围体网格；
②有等向细化特点，如为捕捉一个方向的梯度，网格将在所有的三个方向细化，这会以致网格数量迅速上升；
③界线层有助于面法向网格的细化，但2-D中仍是等向的（表面网格）。
（2）六面体网格：
①大多CFD程序中，使用六面体网格能够使用较少的单元数量来进行求解求解。
如流体解析中，同样的求解精度，六面体节点数少于周围体网格的一半。
②对任意几何体，由于其外形平时不是很规整，难以被Sweep，因此要想获得高质高效的六面体网格，需要好多步骤。
如在ICEMCFD中划分六面体网格就比较费时，需要对几何体进行切割，以以下列图所示：
但对好多简单几何，用Sweep方法是生成六面体网格的一种简单方式，详尽能够采用的划分方法是Sweep和Multizone。
注意点1：
多体部件“接触面”的网格般配的问题：
在Ansys中，有时经常需要解析比较复杂的装置体，在DesignModeler
中能够将某些部件先组成一个多体部件（Multi-BodyPart，实体-Body，
部件-Part），即一个Part下面含有多个Body，一旦形成多体部件后，从前
相互独立的这些Bodies在后边的设计仿真中就能拓扑共享，在Mesh中就表现
为它们接触面上的网格是相互般配的，不像它们相互独马上划分网格是相互间没有任何关系。
这个功能是DM的亮点，差异于其他CAD画图软件。
但我们一般画图是在其他
CAD
软件中完成，不再
DM
中。
那若是是在
Solidworks
中先画了一个单一几何体，以以下列图中的一个
T型部件（命名为
T
台），尔后将其用“切割”命令划分成两部分，此后导入
Workbench中，在
DesignModeler中我们看到其被组成了一个多体部件，
1Parts，2Bodies：
在Mesh中我们知道，关于一个多体部件其划分网格时有以下特点：
①每一个实体-Body，都独立划分网格，但在实体间的关系依旧被保留；②实体间结点能够共享，意味着两个实体间的接触区网格是连续的。
其网格效
果就将这些不一样的Bodies用布尔操作变成一个Body后划分网格同样，但实
际上它们是无接触的，即没有成为单个Body，不一样Bodies间依旧相互独
立；
③一个多体部件体能够由不一样的资料组成；
但是我们本质大将上图所示的部件直接导入Mesh中划分网格此后的结果
以以下列图所示：
发现两部分实体之间的网格其实不连续，这也就是说本质上它们并没有形成
一个多体部件，而是两个实体（Body）都各自单独地域分网格，它们在接触处的结点地址也不同样，不共享。
为什么？
我们需要在DM中将该几何体重新组成一次多体部件，以以下列图所示，在
DM中先将几何体ExplodePart，每个Body都独立，变成2Parts，2Bodies：
尔后再一次FromNewPart，重新变成一个多体部件，1Pat，2Bodies：
此后再在Mesh中划分网格，会发现两个Bodies间的网格般配了：
造成这个的原因可能使Solidworks中的多体部件和DM中的多体部件不匹
配，必定要在DM中重新进行一次多体部件的组成操作！
若是是在DM中直接
画几何体，不会出现该问题。
那若是我在SW中画的是一个装置体，不像上面例子是先画一个单体，尔后再“切割”，这会怎么样？
以以下列图所示，是将一个SW中画好的装置体直接导入DM中后的结果，我们能发现其10个Bodies之间都是相互独立的，并没组成多体部件（10Parts，10Bodies）：
我们将该装置体直接划分网格，由于每一个Bodies都是独立的，因此这些
不一样Bodies之间的网格也没有般配：
现在在DM中将其组成一个多体部件（1Part，10Bodies）：
组成多体部件后我们采用了其中top-cover，down-base，bolt-1几三个零部件画网格，结果以以下列图所示：
发现它们之间的网格都般配，不再是单独划分网格了。
注意点2：
多体部件采用不一样的网格划分方法
注意点1中讲了多体部件接触面之间的网格划分，上面是针对一个多体部件全局网格划分的情况，那若是我一个多体部件不一样Bodies想采用不一样的网格划分方法，该怎么办理？
WorkbenchMesh网格划分应用程序可运用“切割”的思想，即几何体的
各个部件能够使用不一样的网格划分方法（如Sweep，Multizone等）。
不一样
部件的体的网格能够不般配或不一致，单个部件的体的网格般配
一致。
那多体部件的网格该怎么操作才能使每一个Solid（在DM中对应
Body）都有不一样的网格划分方法？
看下面三通管的例子：
既然要选择不一样的网格划分方法，Mesh-Insert-Method-采用某一小部件，以以下列图中我们选择的小部件为Solid3，其颜色已变成蓝色：
这时我们点击工具栏最上方的GenerateMesh：
但却发现诚然上面我们可是选择了Solid3这一小部件，但划出来的结果倒是把其他的部件也一起划分了网格，即相当于整个装置体一起划分了，以以下列图所示：
这时候能够注意到一点，Solid1~Fluid这5个部件前面都变成了绿色小勾上加一横线，这说明这5个部件都已经完成了网格划分，其所用的方法就是从前为Solid3设定的AutomaticMethod。
那怎么样才能防备这种情况？
要点在于我们在选择了Solid3此后，不要去点击工具栏最上方的Generate
Mesh，那个按钮是针对全局网格划分的，我们只需要在Solid3右键-GenerateMesh即可，这时划分的网格就是针对Solid3：
Solid3网格划分获得的结果：
这时我们发现，只有Solid3前面绿色勾加了一横，其他都正常，这说明只
有Solid3被划分了网格。
注意，这时Mesh旁边有一个黄色闪电标志，此时若是点击工具栏上的GenerateMesh也许是在Mesh上右键-GenerateMesh，则节余的4个部件都会以AutomaticMethod方法被生成网格：
其实不用管这个黄色标志，等我们给这5个部件分别划分好网格此后其自
动回消失。
以以下列图是我们给Solid1~4依照上面的方法单独划分了网格，这时还
剩下Fluid没有划分，此时黄色标志还存在：
等到Fluid也划分好此后，黄色标志自动消失，而且部件前面的绿色小勾
也都加上了一横：
注意：
若是我们在划分网格时有时需要给几个部件一起划分，以以下列图中
一次选中了Solid1~Solid3三个部件：
这时我们必然要在上面同时选中Solid1~3，再右键-GenerateMesh，若是可是采用了它们中的一个，则划分出来的网格可是对应那个部件的：
三个部件一齐划分网格：
除了上面讲的方法，特点控制也能够用来单独划分网格：
对其他部件进行特点控制Suppress。
以以下列图所示：
我们将其他暂时不用划分网格的部件进行控制，在需要划分网格的部件上
面右键-SuppressAllOthereBodies，尔后右侧只节余需要的零部件。
这时再
Mesh-Insert-Method-采用部件，我们用Hex-Dominant划分网格。
划分完此后再
清除控制，可获得整个装置体只有刚刚部件划分了网格：
需要对第二个部件进行单独网格划分时，找到对应的部件也同样执行，划分完此后清除控制，尔后获得以下所示结果。
可知只有选中的两个部件被划分了网格：
1、第一是输入几何体，尔后点击树形窗口中的mesh此后，主要设置一下几大
块内容：
2、Defaults设置
确定物理场，一共对应四种，Mechanical-构造场，Electromagnetics-电磁
场，CFD-流场，Explicit-显示动力学。
Relevance-指网格相关度，数值从-
100~+100，代表网格由疏到密，不一样的值对应不一样的网格数和节点数：
3、Sizing（网格尺寸函数）设置
Sizing设置中，关于不一样的物理场选择会稍有不一样，但基本一致，以下列图以
Mechanical为例。
（1）UseAdvancedSizeFunction高-级尺寸函数，主要用于控制曲线/曲面在曲率较大地方的网格，其有以下几种设置：
①off，先从边开始划分网格，在在曲率比较大的地方细化边网格，接下来再产生面网格，最后体网格。
②Curvature，由曲率法确定（细化）边和曲面处的网格大小。
在有曲率变化的地方，网格会做的比较漂亮，会自动地加密。
以以下列图所示：
③Proximity，这将对网格划分算法增加更好的办理周边部位的网格，即控制模型周边区网格的生成，主要适用于窄/薄处的网格生成。
关于狭长/修长的几何体，网格会做的比较好，但是关于曲面则不好办理，会做的失败。
④ProximityandCurvature，②和③情况的综合，适用于比较复杂的几何体。
以以下列图所示：
⑤Fixed，只以设定的大小划分网格，不会依照曲率大小自动细化网格。
（2）RelevanceCenter，关系中心
代表网格的“粗糙，中等，细化”三种模式。
其会和上面的Relevance-网格相关度（-100~+100）一起对网格产生影响，以以下列图所示：
（3）ElementSize，全局单元尺寸
ElementSize设置用于整个模型使用的单元尺寸。
这个尺寸将应用到所有的
边、面、体的划分。
当上面高级尺寸功能（UseAdvancedSizeFunction）使用
的时候这个选项不会出现。
其缺省值（默认值）基于Relevance和InitialSizeSeed，也能够手动可输
入想要的值。
（4）InitialSizeSeed，初始尺寸种子
用于控制每一部件的初始网格种子，关于已定义单元尺寸则被忽略。
如同上所示三种模式：
①ActiveAssembly，基于这个设置，初始种子放入未控制部件，网格可改变；
②FullAssembly，基于这个设置，初始种子放入所有装置部件，无论控制部件的数量。
由于控制部件网格不改变。
③Part，基于这个设置，初始种子在网格划分时放入个别特别部件。
由于控制
部件网格不改变。
（5）Smoothing以及Transition，圆滑和过渡
Smoothing圆滑网格，经过搬动周围节点和单元的节点地址来改进网格质
量，圆滑有助于获得更加平均尺寸的网格。
以下选项和“网格划分器开始圆滑
的门槛尺度”一起控制圆滑迭代次数，设置判据以下：
中等（Mechanical，CFD，Electromagnetics），高（Explicit）。
Transition过渡，用于过渡控制周边单元增加比，设置判据：
缓慢（CFD，
Explicit），迅速（Mechanical，Electromagnetics）。
（6）SpanAngelCenter，跨度中心角
SpanAngleCenter设定基于边的细化的曲度目标，网格在波折地域细分，
直到单独单元超越这个角。
有以下几种选择：
粗糙：
91°60°；中等：
75°
~24°；细化：
36°~12°。
4、Inflation（膨胀）设置
一般而言，这里的Inflation我们不会去用它，因此UseAutomaticInflation
设置为None，即初始网格无膨胀。
等到我们在确定局部网格设置时，若是对几
何体界线处的物理条件感兴趣，能够利用Mesh-Insert-Inflation来设置详尽的膨
胀。
5、确定局部网格设置
注意，上面介绍的Defaults，Sizing，Inflation三项设置是针对mesh全局的，对整个几何体都起作用。
关于简单的几何体，也许关于网格要求不高的情
况，设置好前三项就可以了，后边的几项能够先不用管。
能够等网格划分完此后在进行局部网格设定。
但是本质上我们经常要对几何体进行局部优化，这时就需要进行“局部网络设置”。
也就是说，mesh的整体思路是“先进行整体和局部网格控制，尔后对被选的边、面进行网格细化”。
以以下列图中左侧致密网格就是由后期局部优化获得的：
详尽操作为：
Mesh-Insert，以以下列图所示：
而且在Mesh的基础上每插入一项，都会在树形窗口下面跳出对应的局部
网格设置项，以及每一项对应的参数设置窗口，以以下列图所示：
下面列出了可用到的局部网格控制（可用性取决于使用的网格划分方
法）：
尺寸-Sizing、接触尺寸-ContactSizing、细化-Refinement、映
射面划分-MappedFaceMeshing、般配控制-MatchControl、缩短-
Pinch、膨胀-Inflation。
（1）Method，设置网格划分方法
①Automatic-自动划分法，是在周围体和扫掠型网格之间切换，取决于被划分的几何从整体上而言可否被扫掠，遇到不规则的地方（不能够被扫掠）程序就自动生成周围体，反之生成六面体。
由于Automatic划六面体是依照对“整个几何体”而言可否被扫掠，要达
到整个几何体都能被扫的几率是很低的，由于我们用来解析的几何体经常没有
那么规整。
由此也就带来了一个问题，在用Automatic划分网格时，经常划出来的都是周围体，以以下列图所示：
②Tetrahedrons-周围体网格，在三维网格中，相对而言周围体网格划分是最简单的。
周围体网格的优弊端以下：
Workbench中周围体网格的生成主要基于两种算法：
TGRID算法和ICEM
CFDTetra算法（Algorithm），这两种算法分别对应于下面的
Pathch
Conforming和PatchIndependent，两种周围体算法都能够用于
CFD的界线层
鉴别。
①PathConforming：
默认考虑几何面和体生成表面网格，会考虑小的边和面，基于TGRIDTetra算法由表面网格生成体网格（表面网格→体网格）。
此方法适用于多体部件，可混杂使用PatchConforming周围体和扫掠方法共同生成网格，可联合PinchControl功能有助于移除短边，基于最小尺寸拥有内在网格弊端。
也正是由于PatchConforming方法会考虑到几何体中比较小的边和面，因
此像以下列图中这种包括太多不一样尺寸和形状的面的几何会使PatchConforming方
法产生问题，这时可使用PatchIndependent方法的“虚假拓扑选项”解决这个问题。
而且PatchIndependent方法自己也更适合于质量差的几何体。
②PatchIndependent：
基于ICEMCFDTetra算法，先生成体网格并照射到
表面产生表面网格（体网格→表面网格）。
若是没有载荷或命名，就不考虑面和界线（极点和边）。
此法更加赞同质量差的CAD几何体，对CAD好多面
的维修适用，如碎面、短边、差的面参数等。
若是面上没有载荷也许命名，就不考虑面和边，直接将网格跟其他面作一体划。
倘如有命名则要单独划分该地域网格
③Sweep-扫掠型网格，这种方法主若是产生六面体网格，也许棱柱型网格，但要注意被划分体必定是可扫掠的，即是规则几何体：
几个重要的设置项目（源面，目标面）：
在Sweep设置中，上图中的几项表示扫掠“源面/目标面”的选择,以及网格种类。
若是选择ManualSource则下面的Source（源面）需要手动选择；若是设置成ManualSourceandTarget则源面和目标面都需要手动选择。
当创办六面体网格时，先划分“源面”再延伸到“目标面”，其他面叫做侧面。
“扫掠方向”或“路径”由侧面定义，源面和目标面间的单元层是由插值法而成立并投射到侧面。
当扫掠几何包括好多扭曲/波折时，扫掠划分器会产生扭曲单元以致网格划分失败。
若是想知道几何体哪些部位能被Sweep的话，能够在树形窗中的Mesh上点击右键，Show，能够看到几何体SweepableBodies和MappableFaces即“可被扫掠”和“可被照射”的部分（满足条件的部位会变成绿色，若是没有绿色则说明不能够够），以以下列图所示：
一个可扫掠体需满足的条件是：
①包括不完满闭合空间；
②最少有一个由边或闭合表面连接的从“源面”到“目标面”的路径；
③没有硬性切割定义以致在源面和目标面相应边上有不一样切割数；
诚然我们经过ShowSweepableBodies可能找不到可扫掠体的轴，即系统显示没有部位能够被Sweep。
但我们依旧能够手动设置来找到源面和目标面，其他源面和目标面不用是平面或平行面，也不用是等截面的。
若是整个几何体在上面Show步骤此后显示没有部位能够被Sweep，则我们在用Sweep方法划分网格时用系统ProgramControlled去设定源面和目标面，则会出现错误：
④Multizone-多地域扫掠型，主要用来划分六面体网格。
其特点是有几何体自动分解功能（切割功能），从而尽量使每一部分都能被扫掠，多生成六面体网格。
以以下列图，用扫掠方法，这个元件要被切成3个体来获得纯六面体网格：
我们发现，扫掠Sweep和多区Multizone方法的目标均是生成六面体网格，关于有些几何体而言这两种方法都能够使用，但这两种方法之间也有好多不一样。
“扫掠方法”是单个源面对单个目标面的扫掠，很好地办理扫掠方向多个侧面，需要分解几何以致每个扫掠路径对应一个体。
“多区方法”是自由分解方法，多个源面对多个目标面。
一般满足以下条件时会使用多区：
①划分关于传统扫掠方法来说太复杂的单体部件；
②需考虑多个源面和目标面（不能够使用VTs集成一个源面/目标面）；
③关闭对源面和侧面的膨胀；
注意，使用多区时一般把Sizing下的AdvancedSizeFunction关闭。
⑤HexDominant，六面体主导网格法。
先在几何体表面生成“四边形主导”的面网格，尔后再获得六面体，再按需要填充棱锥和周围体单元。
最后经常是在模型的外面生成六面体单元，里面周围体单元。
以下面所示的是用Automatic
升级会员 