安世亚太培训网格质量课件.ppt

附录A网格质量,概述,网格质量度量Skewness可接受比最差单元FLUENT求解器的网格质量考虑一般考虑求解中网格质量的影响CFX求解器的网格质量考虑网格质量影响因子CAD问题网格分解和分布划分方法膨胀改进网格质量策略CAD清除虚拟拓扑收缩控制理性网格尺寸和膨胀设置一般推荐作业A.1汽车集流管的虚拟拓扑作业A.2FLUENT和CFX网格质量度量,ANSYS网格划分的网格度量,Mesh选项中可得到MeshMetric，可对其进行设置和查看来评估网格质量不同物理环境和不同求解器对网格质量有不同的要求ANSYS网格划分中可得到的网格度量有:单元质量纵横比雅可比扭曲因子平行误差最大拐角偏斜,偏斜两种方法定义偏斜:基于等边形的体的误差:偏斜=只用于三角形和四面体三角形和四面体的默认方法基于规一化的角误差:偏斜=其中是等角的面/单元(对三角形和四面体为60,对四边形和六面体为90)适用于所有的面和单元形状使用于棱柱和棱锥,最优(等边的)单元,实际单元,球,网格质量度量,网格质量度量,纵横比一般三角形和四边形的形貌是最长比与最短边比的函数(详细见UserGuide)对等边三角形或正方形等于1(理想的),ANSYS网格质量统计,对表面网格(在预览表面网格生成后)和体网格(在预览膨胀层或网格生成后)已选择的网格度量，将显示min,max,averaged和standarddeviation在树状略图的Mesh对象下，使用ShowWorstElements可突出显示最坏单元,FLUENT网格质量考虑事项,FLUENT需要高质量的网格来避免数值发散涉及几个网格质量度量,但skewness是主要的度量纵横比和胞格尺寸也很重要最坏情况并取决使用的求解器(基于密度或基于压力)，FLUENT可容忍差的网格质量，而一些程序可能需要更高的网格质量，分辨和好的网格分布差质量单元的位置有助于确定它们的影响Statistics中将得到一些总体的网格质量度量其它网格质量度量FLUENT用户图形界面菜单中Mesh/Info/Quality下得到,或使用TUI命令mesh/quality,FLUENT网格质量要求,对Fluent最重要的网格质量度量是:SkewnessAspectRatioCellSizeChange(ANSYS网格不能执行)对所有或大多数程序:Skewness:对六面体,三角形和四边形:应小于0.8对四面体:应小于0.9AspectRatio:应小于40,但取决于流体特性膨胀层可容忍大于50CellSizeChange:应在1与2之间,差网格质量可能导致不精确求解和缓慢收敛一些程序可能要求比建议值更低的偏斜值,Skewness和Fluent求解器,不推荐高skewness值一般保持体网格最大skewness值1/3想要的正交角=90-acos(ns),20想要的这不同于CFD后处理中Max/Min面角?YES!对应于边之间角的面角如果一单元在两个方向偏斜，可有一个可接受面角和一不可接受正交角,CFX网格正交性,CFX网格扩展因子,扩展因子度量相对控制体质心的差节点位置,网格扩展因子节点周围的最大单元体积和最小单元体积的比Browse.选择Auto-Manifold.agdb文件,命名选项,接下来,确定NamedSelections被引入Meshing:右击cellA2然后选择Properties确保NamedSelections是选中的,并且NamedSelectionKey是空白的关闭Properties窗口,编辑网格,编辑网格(cellA3)打开网格划分窗口抑制流体区域，对固体划分网格:选择工具栏的Bodyselection图标选择内部流体区域,以致其绿色加亮显示,然后右击并选择SuppressBody,网格设置,选择Outline中Mesh在Details中设置PhysicsPreference为CFD这里假设固体中热传递用CFD求解器求解,展开Sizing选项，设置:SpanAngleCenter=MediumMinSize=1.0mmMaxFaceSize=10.0mmMaxTetSize=10.0mm右击Outline中Mesh并选择PreviewSurfaceMesh由于体是不可扫掠的,将应用默认的PatchConforming方法,检查网格,PatchConforming方法划分每个单独表面。在这个几何中将使某些面产生差的网格质量。检查表面网格并注意差网格质量区域。通过在Geometry和Mesh间切换，使差网格质量区域和下表面几何相联系。这里显示了几个例子:,2019/12/16,35,可编辑,添加虚拟拓扑,虚拟拓扑允许合并相邻面，移除不想要的表面几何特征，并生成更高质量网格。右击Model(A3)并选择selectInsertVirtualTopologyVirtualTopology项添加到了Outline中Details中注意Behaviour设为Low右击VirtualTopology并选择GenerateVirtualCells自动使用“Low”合并策略创建虚拟单元。“Medium”和“High”策略可能导致更多面合并成虚拟单元,虚拟拓扑,当选择了VirtualTopology，指示器会显示所有已创建的虚拟单元。检查新的表面几何，注意到大多问题面已被合并为一个cleaner表面几何Details中将Behaviour改为Medium右击VirtualTopology并选择GenerateVirtualCells,注意更多的面合并到虚拟单元尝试使用Behaviour的High选项生成虚拟单元如右边所示，这个选项不能作用于这个几何切换回Medium选项，重新生成虚拟单元,检查改进网格,重新生成表面网格，并检查前面出现差质量网格的区域应该发现表面得到很大地改进仍然有些区域的网格需要改进.下面箭头标示的是其中一个区域.如果放大并检查几何，会发现表面的边上有个缺陷,手动添加虚拟单元,可手动添加虚拟单元进一步改进网格拾取工具栏的Faceselection图标视图方向大约如下所示(注意X-Y轴)从Outline中选择VirtualTopology选择如下4个面,然后右击并选择InsertVirtualCell,1,2,4,3,检查改进网格,重新生成网格，再次检查前面出现差质量网格的区域。看到改进的表面网格如有必要继续添加VirtualCells在某些情况，自动添加可能会合并一些并不想合并的面。可选择VirtualTopology项下的VirtualFace并右击delete来删除个别虚拟单元.右击Mesh并选择GenerateMesh生成最终固体网格,察看流体,下一步是创建流体区域的网格在Outline中展开GeometryPartsection右击第一个固体并选择HideBody来隐藏固体区域右击被抑制的(第二个)固体并选择UnsuppressBody对第二个选择固体,在Details视窗展开GraphicalPropertiessection并设置Transparency为1,添加膨胀,从Outline选择VirtualTopology流体区域的虚拟单元早已建立检查自动虚拟单元看是否合理模型中应该没有小面残留下一步是对流体壁添加膨胀右击Mesh并选择InsertInflation在Geometry栏需选择对应流体区域的固体，然后点击Apply一旦已选择了固体，在Boundary栏点击NoSelection，出现Apply/Cancel按钮,创建流体网格,现在选择模型的非入口或出口的一个面从工具栏选择ExtendtoLimitst:选择所有流体壁点击Boundary栏的Apply右击Mesh并选择GenerateMesh生成最终网格,检查网格质量,展开Statistics项并设置MeshMetric为Skewness.注意最大偏斜在FLUENT求解器可接受范围内.如果生成了无虚拟拓扑的网格,最大偏斜将相当高。,无虚拟单元,流体区域网格,无虚拟拓扑,虚拟拓扑,FLUENT和CFX网格质量度量,作业A.2,目标,这个作业将示范如何应用ANSYS网格划分程序对一内部流动场生成inisCFD网格几何表示的是航空航天气阀部分,已分解为3个体目标是生成包含六面体，棱锥，棱柱和收缩控制四面体单元的共形混合CFD网格，并对Fluent和CFX求解器参数选择检查网格质量,创建网格划分系统,从开始菜单启动ANSYSWorkbench点击左边工具箱的ComponentSystems双击Mesh选项,右击(RMB)Geometry按钮并选择ImportGeometry(一旦输入了几何文件，问号标记消失)从指南文件夹输入Aero-Valve.agdb文件双击项目示图区的Mesh按钮，启动网格划分程序,输入几何,几何,初始几何是一个固体部件，流体区域在DesignModeler(DM)中被分离出。DM中执行的其他操作：定义气阀位置参数关闭出口端创建多体部件，并命名“Fluid”，材料为“Fluid”重命名个别体，NamedSelection用来定义Inlet和Outlet尖角处倒圆角以改进网格质量,在网格划分选项面板，选择以下选项:PhysicsPreferenceCFDMeshMethodAutomatic完成选项后点击OK单位设为mm,网格划分选项,设置全局网格控制参数:点击Mesh来改变设置校正DefaultsPhysicsPreferenceCFDSolverPreferenceFluent或CFX最初使用Fluentisusedinitially,但CFX设置的结果也会呈现设置Sizing参数设置UseAdvancedSizeFunctionOn:Curvature设置CurvatureNormalAngle为15设置MinSize为0.20mm保留其它默认设置,全局网格参数,设置Inflation参数点击UseAutomaticTetInflation下拉列表并选择ProgramControlled,保留其它默认值MaximumLayers设为4激活ViewAdvancedOptions设置Pinch控制设置PinchTolerance=0.15mm激活GenerateonRefreshMeshMetrics设为Skewness(对Fluent),膨胀和收缩参数,注意:ProgramControlledInflation将对所有没指定NameSelection的边界添加膨胀.不对Fluid-Fluid界面添加膨胀,注意:SmoothTransition使在膨胀层和四面体网格间按定义的GrowthRate过渡,注意:LayerCompression对Fluent是默认的CollisionAvoidance选项而StairStepping对CFX默认,注意:当边长度或顶点间距离小于收缩容差的时候，软件将在划分中忽略边或去除额外的顶点,注意:PinchTolerance应小于尺寸功能最小尺寸,建立收缩控制:在树状结构图中点击鼠标右键(RMB(Tree)选择CreatePinchControls创建10个收缩控制(展开Mesh按钮列出pinchcontrols),收缩控制,查看收缩控制,查看收缩控制Ctrl鼠标左键选择Pinchcontrols,在视图窗口会加亮显示,对入口和出口体指定扫掠方法:,扫掠方法,选择Mesh按钮选择体(如下所示)CursorMode设为BodySelection左击(选择)一可扫掠体按住Ctrl键并选择第二个体插入方法在图形窗口点击鼠标右键(RMB(Window)Insert-Method出现“AutomaticMethod”表格在AutomaticMethod表格中从下拉菜单选择Sweep,设置扫掠方法控制Src/TrgSelection;选择ManualSource点击Source选择栏将激活面拾取按住Ctrl键并拾取入口和出口面点击Apply额外设置设置FreeFaceMeshType;AllQuad设置SweepNumDivs;20设置SweepBiasType;_设置SweepBias;4,扫掠方法设置,Inlet,Outlet,扫掠体上的2D-膨胀:拾取面;CursorMode设为FaceSelection选择入口和出口面(绿色的)RMB(窗口)Insert-Inflation拾取边CursorMode设为Edgeselection选择环绕入口和出口面的4条边(红色标记的)点击Apply膨胀设置设置MaximumThickness:3.0mm保留所有其他选项,扫掠膨胀,模型的表面网格划分:右击Mesh并选择PreviewSurfaceMesh提供网格质量和密度的反馈AdvancedSizeFunction在扫掠体中创建非常细化的网格,可通过在入口和出口上定义边间隔来减小尺寸,初始表面网格,边尺寸,扫掠体上边网格:插入EdgeSize;激活边拾取选择环绕入口和出口面的4条边右击Insert-Sizing设置参数改变TypeNumberofDivisions;20改变Behavior;Hard,检查膨胀层:(任选的)右击Mesh并选择PreviewInflation查看网格Statistics,网格尺寸和最大偏斜大约分别是310000和0.92准备好体网格划分,预览膨胀,.,划分模型:RMB(Tree)选择GenerateMesh再次检查Statistics，单元总数和最大偏斜将大约分别是926000和0.92,Fluent设置的体网格,.,创建SectionPlane:点