安世亚太培训--网格质量ppt课件

1、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 求解器的网格质量思索普通思索求解中网格质量的影响CFX 求解器的网格质量思索网格质量影响因子CAD 问题网格分解和分布划分方法膨胀改良网格质量战略CAD 去除虚拟拓扑收缩控制理性网格尺寸和膨胀设置普通引荐作业 A.1 汽车集流管的虚拟拓扑作业 A.2 FLUENT 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Mesh Metric，可对其进展设置和查看来评价网格质量 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

2、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许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)适用于一切的面和单元外形运用于棱柱和棱锥最优 (等边的) 单元实践单元球网格质量度量0 1完美的 最坏的 纵横比 = 1 高纵横比四边形纵横比 = 1 高纵横比三角形网格质量度量纵横比普通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 User Guide)对等边三角形或正方形等于1 (理想的) ANSYS 网格质量统计对外表网格(在预览外表网格生成后)和体网格 (在预览膨

3、胀层或网格生成后) 已选择的网格度量，将显示 min, max, averaged和standard deviation 在树状略图的Mesh对象下，运用Show Worst Elements 可突出显示最坏单元FLUENT网格质量思索事项FLUENT 需求高质量的网格来防止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运用的求解器(基于密度或基于压力)， FLUENT 可容忍差的网格质量，而一些程序能够需求更高的网格质量，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

4、量度量FLUENT用户图形界面菜单中 Mesh/Info/Quality下得到, 或运用 TUI命令mesh/qualityFLUENT网格质量要求对Fluent最重要的网格质量度量是:SkewnessAspect RatioCell Size Change (ANSYS 网格不能执行)对一切或大多数程序:Skewness:对六面体, 三角形和四边形: 应小于 0.8对四面体: 应小于 0.9Aspect Ratio:应小于 40, 但取决于流体特性膨胀层可容忍大于 50 Cell Size Change:应在1与2之间 差网格质量能够导致不准确求解和缓慢收敛 一些程序能够要求比建议值更低的偏

5、斜值 Skewness 和 Fluent 求解器不引荐高 skewness 值普通坚持体网格最大 skewness 值 1/3 想要的正交角 = 90-acos(ns), 20 想要的这不同于CFD后处置中Max/Min面角? YES!对应于边之间角的面角假设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 20 是想要的在CFD后处置中，网格扩展因子本质上和单元体积比是同样的CFX网格纵横比纵横比度量控制体的伸长纵横比 = 节点周围每个单元最大和最小ip-

6、areas的比的最大值 , 0.98)退化单元 (偏斜 1)高纵横比单元负体积单元质量改良:改良外表网格质量挪动网格节点CAD 修整几何问题如尖角, 小边, 合并面和/或分解几何DM 中Clean-up工具简化几何和它们的实体 ANSYS Meshing程序中不同方法，全局和部分尺寸和参数ANSYS Meshing 程序中收缩控制消除小特征 ANSYS Meshing 程序中虚拟拓扑以简化几何改良网格质量战略混杂的假设模型包含多个部件或体，需在Outline 中Geometry对象下加亮它们来显示网格度量信息影响体 (BOI)技术也可用来控制网格质量和适当局部分解包括直方图的更多高级网格度量可

7、经过FEM中FE Modeler Mesh Metrics展现 也可在CFD 后处置中查看不同网格质量度量汽车集流管的虚拟拓扑作业 A.1目的这个作业运用作业 5.2的集流管几何. 这个几何包含很多有问题的小面和尖角。作业 5.2中, Patch Independent 方法被用来生成了一个高质量网格，而不用修正几何。这个作业中将运用虚拟拓扑移除问题几何，然后运用默许的Patch Conforming 网格划分方法。开场工程启动ANSYS 12.0 Workbench点击左边工具箱中 Component Systems 双击 Mesh 选项将其添加到工程示图区在 Project Schemat

8、ic中右击 Geometry 并选择 Import Geometry Browse. 选择 Auto-Manifold.agdb文件命名选项接下来, 确定Named Selections 被引入 Meshing:右击 cell A2 然后选择 Properties确保Named Selections 是选中的, 并且 Named Selection Key 是空白的封锁 Properties 窗口编辑网格编辑网格 (cell A3)翻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 Body selection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 Suppres

9、s Body网格设置选择Outline中Mesh在 Details 中设置Physics Preference为CFD这里假设固体中热传送用CFD求解器求解展开 Sizing 选项，设置:Span Angle Center = MediumMin Size = 1.0 mmMax Face Size = 10.0 mmMax Tet Size = 10.0 mm右击Outline中Mesh 并选择 Preview Surface Mesh由于体是不可扫掠的, 将运用默许的 Patch Conforming方法检查网格Patch Conforming 方法划分每个单独外表 。在这个几何中将使某些

10、面产生差的网格质量。 检查外表网格并留意差网格质量区域。经过在Geometry和Mesh 间切换，使差网格质量区域和下外表几何相联络。这里显示了几个例子:添加虚拟拓扑虚拟拓扑允许合并相邻面，移除不想要的外表几何特征，并生成更高质量网格。 右击 Model (A3) 并选择 select Insert Virtual TopologyVirtual Topology项添加到了 Outline 中Details 中留意Behaviour 设为 Low右击 Virtual Topology 并选择 Generate Virtual Cells自动运用 “Low 合并战略创建虚拟单元。 “Medium

11、 和 “High 战略能够导致更多面合并成虚拟单元 虚拟拓扑中选择了Virtual Topology ，指示器会显示一切已创建的虚拟单元。检查新的外表几何，留意到大多问题面已被合并为一个 cleaner 外表几何Details 中将 Behaviour 改为Medium右击 Virtual Topology 并选择 Generate Virtual Cells留意更多的面合并到虚拟单元尝试运用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良网格重新生成外表网格，并检查前面出现差质量网格的区域应该发现外表得到很

12、大地改良依然有些区域的网格需求改良. 下面箭头标示的是其中一个区域.假设放大并检查几何，会发现外表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良网格 拾取工具栏的Face selection 图标视图方向大约如下所示 (留意 X-Y轴)从 Outline 中选择Virtual Topology 选择如下4个面, 然后右击并选择 Insert Virtual Cell1243检查改良网格重新生成网格，再次检查前面出现差质量网格的区域。看到改良的外表网格如有必要继续添加 Virtual Cells在某些情况，自动添加能够会合并一些并不想合并的面。可选择Virtual Topology项

13、下的Virtual Face 并右击 delete来删除个别虚拟单元.右击 Mesh 并选择 Generate Mesh 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 Geometry Part section右击第一个固体并选择 Hide Body来隐藏固体区域右击被抑制的 (第二个)固体并选择 Unsuppress Body对第二个选择固体, 在 Details视窗展开 Graphical Properties section 并设置 Transparency 为1添加膨胀从Outline选择Virtual Topology流体区域的虚拟单元早已建立检查自动虚拟

14、单元看能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 Insert Inflation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 No Selection，出现 Apply / Cancel 按钮创建流体网格如今选择模型的非入口或出口的一个面从工具栏选择 Extend to Limitst :选择一切流体壁点击 Boundary栏的Apply 右击Mesh 并选择Generate Mesh生成最终网格检查网格质量展开Statistics项并设置 Mesh Metric为Skewness. 留意最大偏斜

15、在FLUENT求解器可接受范围内.假设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目的这个作业将示范如何运用ANSYS 网格划分程序对一内部流动场生成 in is CFD网格 几何表示的是航空航天气阀部分, 已分解为 3 个体目的是生成包含六面体，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场菜单启动ANSYS Workbench点击左边工具箱的Component Systems 双击 Mesh 选项 右击 (RMB) G

16、eometry 按钮并选择 Import Geometry (一旦输入了几何文件，问号标志消逝)从指南文件夹输入 Aero-Valve.agdb 文件双击工程示图区的 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)中被分别出。DM中执行的其他操作：定义气阀位置参数封锁出口端创建多体部件，并命名 “Fluid ，资料为 “Fluid重命名个别体 ， Named Selection 用来定义 Inlet 和Outlet尖角处倒圆角以改良网格质量在网格划分选项面板，选择以下选项:Physics PreferenceCFDMesh

17、MethodAutomatic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 来改动设置校正 DefaultsPhysics Preference CFDSolver PreferenceFluent 或 CFX最初运用Fluent is used initially, 但CFX设置的结果也会呈现设置 Sizing 参数设置Use Advanced Size FunctionOn: Curvature设置 Curvature Normal Angle 为15设置Min Size为0.20 mm保管其它默许设置全局网格参数设置 Inflation参数点击 Us

18、e Automatic Tet Inflation 下拉列表并选择 Program Controlled, 保管其它默许值 Maximum Layers设为 4激活View Advanced Options设置 Pinch 控制 设置Pinch Tolerance = 0.15 mm激活 Generate on RefreshMesh Metrics设为 Skewness ( 对Fluent)膨胀和收缩参数留意: Program Controlled Inflation 将对一切没指定Name Selection的边境添加膨胀. 不对Fluid-Fluid界面添加膨胀留意: Smooth Tr

19、ansition使在膨胀层和四面体网格间按定义的 Growth Rate过渡留意: Layer Compression对Fluent是默许的Collision Avoidance选项 而Stair Stepping 对 CFX默许留意: 当边长度或顶点间间隔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留意: Pinch Tolerance 应小于尺寸功能最小尺寸 建立收缩控制 :在树状构造图中点击鼠标右键 (RMB (Tree)选择 Create Pinch Controls创建10个收缩控制 (展开 Mesh 按钮列出 pinch controls)收缩控制查看收缩控制查看收缩控

20、制 Ctrl 鼠标左键 选择 Pinch controls, 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)Cursor Mode设为Body Selection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 “Automatic Method 表格在Automatic Method 表格中从下拉菜单项选择择Sweep 设置扫掠方法控制Src/Trg Selection; 选择Manual Source点击 Source 选择栏将激活面拾取按住

21、 Ctrl 键并拾取入口和出口面点击Apply额外设置设置Free Face Mesh Type; All Quad设置Sweep Num Divs; 20设置Sweep Bias Type; _ _ _ _ _设置Sweep Bias; 4扫掠方法设置InletOutlet扫掠体上的2D-膨胀:拾取面; Cursor Mode设为 Face Selection选择入口和出口面 (绿色的)RMB (窗口) Insert-Inflation拾取边Cursor Mode 设为Edge selection选择环绕入口和出口面的4条边 (红色标志的)点击Apply膨胀设置设置 Maximum Thic

22、kness:3.0 mm保管一切其他选项扫掠膨胀模型的外表网格划分:右击 Mesh 并选择 Preview Surface Mesh提供网格质量和密度的反响Advanced Size Function在扫掠体中创建非常细化的网格, 可经过在入口和出口上定义边间隔来减小尺寸初始外表网格边尺寸扫掠体上边网格:插入 Edge Size ; 激活边拾取选择环绕入口和出口面的4条边右击 Insert -Sizing设置参数改动TypeNumber of Divisions; 20改动 Behavior; Hard检查膨胀层: (任选的)右击 Mesh 并选择 Preview Inflation查看网格 Statistics, 网格尺寸和最大偏斜大约分别是 310000 和0.92预备好体网格划分预览膨胀.划分模型:RMB (Tree) 选择 Generat