2-wb12.1meshing网格划分模块教程及实例chapter

1、第二章ANSYS网格划分简介2-1ANSYS Meshing 简介不同物理对象的网格要求ANSYS 网格划分流程3D 和 2D 几何网格划分方法作业2.1多体的自动网格划分程序化控制膨胀CFX 或 FLUENT的网格转换2-2roduction to the ANSYS Meshing Application概述Training Manual参数化: 参数驱动系统稳定性: 模型通过系统参数进行更新高度自动化: 仅需要有限的输入信息即可完成基本的分析类型灵活性: 能够对结果网格添加控制和影响 (完全控制建模/分析)物理相关: 根据物理环境的不同，系统自动建模和分析的物理系统自适应结构: 适应用户

2、程序的开放系统 CAD neutral, meshing neutral, solver neutral, 等.2-3roduction to the ANSYS Meshing ApplicationWorkbench 向导原则Training ManualANSYS 集成了行业内最好的源程序:ICEM CFDTGridGAMBIT CFXANSYS Prep/t等2-4roduction to the ANSYS Meshing Application“ANSYS 网格划分应用程序”?Training ManualWorkbench中ANSYS Meshing应用程序的目标是提供通用的网格

3、划分格局。网格划分工具可以在任何分析类型中使用:FEA Simulations结构动力学分析显示动力学分析AUTODYNANSYS LS DYNA电磁分析CFD 分析ANSYS CFXANSYS FLUENT2-5roduction to the ANSYS Meshing ApplicationANSYS网格划分应用程序概述Training Manual目的对 CFD (流体) 和FEA (结构) 模型实现离散化。到精确解的适当数量的单元.划分网格的目的是把求解域分解成3D网格的基本形状有 :四面体六面体棱柱 (四面体网格被拉伸棱锥 (四面体和六面体(非结构化网格)(通常为结构化网格)时形成

4、)之间的过渡)集流管例子 : 热应力气流分析的外部铸件和流体的网格划分2-6roduction to the ANSYS Meshing Application网格详述Training Manual需考虑的事项细节: 多少几何细节是和物理分析有关的 不必要的细节会大大增加分析需求有必要划分这里的网格吗？细化 哪些是复杂应力梯度区域？这些区域需要高密度的网格.在螺栓孔附近进行网格细化流体边界层的网格2-7roduction to the ANSYS Meshing Application网格详述Training Manual效率 大量的单元需要的计算资源 (内存 / 运行时间)。要在分析精度和资

5、源使用方面进行平衡。2-8roduction to the ANSYS Meshing Application网格详述Training Manual质量复杂几何区域的网格单元会变。劣质的单元会导致劣质的结果，或者在某些情况无结果!有很多方法来检查单元网格质量 mesh metrics* 。例如 ，一个重要的度量是单元畸变度（ Skewness ）。畸变度是单元相对其理想形状的相对的) 到1 (无法接受的)之间的比例因子.的度量，是一个值在0 (极好*检查网格的信息在培训讲稿的附录文件中。2-90-0.250.25-0.500.50-0.800.80-0.950.95-0.980.98-1.00

6、Excellentvery goodgoodacceptablebadUnacceptableroduction to the ANSYS Meshing Application网格详述Training Manual优质和劣质网格区别的例子:这个例子列举了一个集流管固体铸件中不收敛的热场。很明显劣质单元区域的分析不可能得到切合实际的数据场。优质单元例子的求解场证明没有问题。ANSYS 网格应用程序提供了提高网格质量的工具。2-10roduction to the ANSYS Meshing Application网格详述Training Manual结构网格细化网格来捕捉关心部位的梯度例如.

7、温度, 应变能, 应力能, 位移, 等大部分可划分为四面体网格, 但六面体单元仍然是首选的有些显示有限元求解器需要六面体网格结构网格的四面体单元通常是二阶的(单元边上包含点)2-11roduction to the ANSYS Meshing ApplicationFEA 网格划分问题Training ManualCFD网格细化网格来捕捉关心的梯度例如. 速度, 压力,温度, 等.网格的质量和平滑度对结果的精确度这导致较大的网格数量, 经常数百万的单元大部分可划分为四面体网格, 但六面体单元仍然是首选的CFD网格的四面体单元通常是一阶的(单元边点)上不包含2-12roduction to th

8、e ANSYS Meshing ApplicationCFD网格划分问题Training Manual四面体网格和四面体/棱柱混合网格2-13roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual六面体网格2-14roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual四面体网格1) 可以快速地、自动地生成，并适合于复杂几何网格可以由2步生成:步骤 1: 定义网格尺寸步骤 2: 生成网格2-15roduction to the ANSYS Meshing App

9、lication网格类型Training Manual四面体网格2) 等向细化 为捕捉一个方向的梯度，网格在所有的三个方向细化 网格数量迅速上升穿孔平板x向应力集中x2-16roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual四面体网格3) 边界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)2-17roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual六面体网格大多 CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解流体分析中

10、，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。四面体六面体2-18roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual六面体网格大多 CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解各向异性单元和各向异性物理相匹配(边界层,高曲率区域如同导行翼和曳尾边)2-19roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training Manual六面体网格对任意几何，六面体网格划分需要多步过程来产生高质高效的网格对许多简单几何，扫掠技术是生成六面体网格的一种简单方式

11、扫掠多区2-20roduction to the ANSYS Meshing Application网格类型Training ManualANSYS网格划分应用程序使用分割 的方法几何体的各个可以使用不同的网格划分方法不同单个的体的网格可以不匹配或不一致的体的网格匹配或一致所有网格将写入共同的中心数据库3D 和2D 几何存在很多不同的网格划分方法2-21roduction to the ANSYS Meshing ApplicationANSYS网格划分应用程序流程Training Manual3D 几何有六种不同网格划分方法:自动划分四面体Patch ConformingPatch Inde

12、pendent (ICEM CFD Tetra algorithm)扫掠划分多区六面体支配的CFX-网格2-22roduction to the ANSYS Meshing Application3D 几何网格划分方法Training Manual面体或壳2D几何有四种不同网格划分方法: 自动的(四边形支配)三角形均匀四边形和三角形均匀四边形2-23roduction to the ANSYS Meshing Application2D几何网格划分方法Training ManualPatch Conforming 算法的四面体方法考虑面和它们的边界 (边和顶点)包含膨胀因子的设定, 控制四面体

13、边界尺寸的包括CFD的膨胀层或边界层识别增长率 同一个组建中可和体扫掠方法混合使用 产生一致的网格单元形状四面体网格棱柱棱锥扫掠网格四面体2-24roduction to the ANSYS Meshing ApplicationPatch Conforming 四面体Training ManualPatch Independent (ICEM CFD Tetra)算法的四面体方法如没有载荷,边界条件或其它作用，面和它们的边界 (边和顶点) 不必考虑适用于粗糙的网格或生成更均匀尺寸的网格ANSYS Meshing Application可以非常方便的生成四面体网格ANSYS Meshing A

14、pplication 标准的网格尺寸控制Tetra 部分也有膨胀应用粗糙网格，忽略表面模型细节处单元形状棱柱棱锥四面CFD膨胀层应用体2-25roduction to the ANSYS Meshing ApplicationPatch Independent四面体Training Manualroduction to the ANSYS Meshing Applicationp 法STraining Manual生成六面体或棱柱体分成2部分来扫掠划分网格体必须是可扫掠的一个源面，一个目标面膨胀层可生成纯六面体或棱柱网格挤压件可用扫掠网格划分单元形状棱柱允许CFD膨胀层(边界层识别)六面体2-

15、26多个源面/目标面体操作的其它方法厚度方向划分为多个单元roduction to the ANSYS Meshing Application薄实体的扫掠网格划分Training Manual自动设置四面体或扫掠网格划分, 取决于体是否可扫掠。 同一的体具有一致的网格单元。四面体 (Patch Conforming)扫掠四面体 (Patch Conforming)程序化控制膨胀无膨胀2-28roduction to the ANSYS Meshing Application自动划分法Training Manual典型的CFD中，膨胀是由边界法向的挤压面边界网格转化来实现的从膨胀层到网格的平滑过

16、渡避免:Stair-stepLayer compres膨胀预览膨胀的前处理与后处理所有的方法可以应用到膨胀中除了六面体主导控制的薄壁结构的扫掠扫掠:纯六面体或楔形2-29roduction to the ANSYS Meshing Application膨胀Training Manual12.0版本的新特征自动几何分解 用扫掠方法，这个元件要被切成3来得到纯六面体网格用多区划分，可立即对其网格划分!roduction to the ANSYS Meshing Application多区扫掠网格划分Training Manual六面体主导网格法则先生成四边形主导的面网格，然后再得到六面体，再按需

17、要填充棱锥和四面体单元.此方法对于不可扫掠的体，要得到六面体网格时被对容积大的体有用对体积和表面积比小的薄复杂体无用对于CFD无边界层识别主要对FEA 分析有用单元形状棱柱棱锥以上显示的六面体控制网格: 19,615 六面体 (60%)5,108 四面体(16%)四面六面体体211 棱柱 (1%)7,671 棱锥 (24%)2-31roduction to the ANSYS Meshing Application六面体主导方法Training ManualCFX网格使用综合不考虑网格尺寸，并转换到 CFX-Mesh网格划分界面在 Edit中Method上点击鼠标右键激活CFX-Mesh图形用

18、户界面定义网格设置/控制/边界层预览 & 生成体网格提交网格模型回到ANSYS Meshing界面也有可能不打开CFX网格划分界面，而直接生成网格使用默认设置膨胀层2-32roduction to the ANSYS Meshing ApplicationCFX-网格划分方法Training Manual作业 2.1三通格划分2-33这个作业举例说明体元件中自动网格划分方法的使用示范网格传入FLUENT和CFX2-34roduction to the ANSYS Meshing Application目标Training Manual从指南文件夹将 pt.agdb 文件你的工作目录启动Work

19、bench双击工具箱Component Systems面板的Mesh项右击项目示图区中Mesh项中Geometry 并选择 Import进Geometry/Browse4. 浏览的pt.agdb文件并点击Open5. 注意这时Geometry有一个绿色对号标记，暗示几何已经被指定2-35roduction to the ANSYS Meshing Application定义几何Training Manual双击示图区Mesh或右击并选择Edit，将打开网格划分应用程序。在网格选项面板将 Physics Preference 设置为CFD, Mesh Method设置为 Automatic，并点

20、击OK8. 右击 Mesh 并选择 Generate Mesh9. 使用视图操作工具和三个坐标轴来检查网格基于物理选择 (CFD), 网格划分应用程序利用最小的用户输入，自动选择优化的网格方法获得合适曲率合理尺寸的网格 . 有很多控制和改进网格的方法. 现在将示范方法.的网格控制2-36roduction to the ANSYS Meshing Application初始网格Training Manualvelocity-inlet-1velocity-inlet-210. 将the Selection Filter 设置为Fa的其中一个管端面.并选择在模型视图中点击鼠标右键并选择Creat

21、e Named Selection. 在Selection Name velocity-inlet-1。11. 对管的另一端面重复以上操作，使框中输入用的名字。12. 展开Named Selections，刚才创建prere outlet的Named Selections在Outline 中列出. 这里指配的名字将传输到CFD 求解器，所以适当的初始条件可以施加到这些表面。2-37roduction to the ANSYS Meshing Application命名选项Training Manual选择 Outline中Mesh 并展开 Inflation 的细节设置 Use Automat

22、ic Tet Inflation为 Program Controlled, 保留其它的设置右击 Mesh 并选择 Generate Mesh。膨胀层由所有没指配Named Selection的边界形成。膨胀层厚度是表面网格的函数，是自动施加的。2-38roduction to the ANSYS Meshing Application膨胀Training Manual16. 点击 axis triad (+X 向)给模型定向。在创建Section Plane后Section Plane指针工具仍然是激活的. 在视点左击并拖动使Section Plane 沿轴滑动.17. 点击菜单条中New SectionPlane 图标。左击，按住并沿图示箭头方向拖动指针创建Section点击Plane工具的任一边在每边分别切开网格.某边点击两次将改变视图进入平面切面.在位置定下来后, 选择一个视图操作工具Plane。18. 列出了创建的Section Planes (左下方)。 在3D单元视图和2D切面视图之间，使用检验栏。可以被单独激活，删除和触发(需要旋转模型来看横截