ansys三維網(wǎng)格劃分流程ppt課件

1、ANSYS網(wǎng)格劃分簡介,,1,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序概述,Workbench中ANSYS Meshing應(yīng)用程序的目標(biāo)是提供通用的 網(wǎng)格劃分格局。網(wǎng)格劃分工具可以在任何分析類型中使用:FEA Simulations結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析顯示動力學(xué)分析AUTODYNANSYS LS DYNA電磁分析CFD 分析ANSYS CFXANSYS FLUENT,2,網(wǎng)格詳述,目的對 CFD (流體) 和FEA (結(jié)構(gòu)) 模型

2、實(shí)現(xiàn)離散化。 劃分網(wǎng)格的目的是把求解域分解成可得到精確解的適當(dāng)數(shù)量的單元.3D網(wǎng)格的基本形狀有 :,集流管例子 : 熱應(yīng)力氣流分析的外部鑄件和內(nèi)部流體的網(wǎng)格劃分,四面體(非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格),六面體(通常為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格),棱柱 (四面體網(wǎng)格被拉伸時(shí)形成),棱錐 (四面體和六面體之間的過渡),3,網(wǎng)格詳述,需考慮的事項(xiàng),細(xì)節(jié): 多少幾何細(xì)節(jié)是和物理分析有關(guān)的不必要的細(xì)節(jié)會大大增加分析需求細(xì)化哪些是復(fù)雜應(yīng)力梯度區(qū)域？這些區(qū)

3、域需要高密度的網(wǎng)格.,有必要劃分這里的網(wǎng)格嗎？,,,,,流體邊界層的網(wǎng)格,,在螺栓孔附近進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化,4,網(wǎng)格詳述,質(zhì)量復(fù)雜幾何區(qū)域的網(wǎng)格單元會變扭曲。劣質(zhì)的單元會導(dǎo)致劣質(zhì)的結(jié)果，或者在某些情況無結(jié)果!有很多方法來檢查單元網(wǎng)格質(zhì)量 (mesh metrics*)。例如 ，一個(gè)重要的度量是單元畸變度（ Skewness ）?；兌仁菃卧鄬ζ淅硐胄螤畹南鄬εで亩攘浚且粋€(gè)值在0 (極好的) 到1 (無法接受的)之間的比例因子.,*

4、更多檢查網(wǎng)格的信息在培訓(xùn)講稿的附錄文件中。,5,CFD網(wǎng)格劃分問題,CFD網(wǎng)格細(xì)化網(wǎng)格來捕捉關(guān)心的梯度例如. 速度, 壓力,溫度, 等.網(wǎng)格的質(zhì)量和平滑度對結(jié)果的精確度至關(guān)重要這導(dǎo)致較大的網(wǎng)格數(shù)量, 經(jīng)常數(shù)百萬的單元大部分可劃分為四面體網(wǎng)格, 但六面體單元仍然是首選的CFD網(wǎng)格的四面體單元通常是一階的(單元邊上不包含中節(jié)點(diǎn)),6,網(wǎng)格類型,四面體網(wǎng)格和四面體/棱柱混合網(wǎng)格,7,網(wǎng)格類型,六面體網(wǎng)格,8,網(wǎng)格劃分程序,為方便使

5、用創(chuàng)建命名選項(xiàng)設(shè)置目標(biāo)物理環(huán)境 (結(jié)構(gòu), CFD, 等)。自動生成相關(guān)物理環(huán)境的網(wǎng)格 (如 FLUENT, CFX, 或 Mechanical)設(shè)定網(wǎng)格劃分方法定義網(wǎng)格設(shè)置 (尺寸, 控制, 膨脹, 等.)預(yù)覽網(wǎng)格并進(jìn)行必要調(diào)整生成網(wǎng)格檢查網(wǎng)格質(zhì)量準(zhǔn)備分析的網(wǎng)格,9,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序流程,ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序使用‘分割’ 的方法幾何體的各個(gè)部件可以使用不同的網(wǎng)格劃分方法不同部件的體的網(wǎng)格可以不匹配或不一

6、致單個(gè)部件的體的網(wǎng)格匹配或一致所有網(wǎng)格將寫入共同的中心數(shù)據(jù)庫3D 和2D 幾何存在很多不同的網(wǎng)格劃分方法,10,網(wǎng)格劃分方法,,11,3D 幾何網(wǎng)格劃分方法,3D 幾何有六種不同網(wǎng)格劃分方法:自動劃分四面體 Patch ConformingPatch Independent(ICEM CFD Tetra algorithm) 掃掠劃分 多區(qū) 六面體支配的 CFX-網(wǎng)格,12,2D幾何網(wǎng)格劃分方法,面體或殼2D

7、幾何有四種不同網(wǎng)格劃分方法: 自動的 (四邊形支配) 三角形 均勻四邊形和三角形 均勻四邊形,13,幾何要求,所有的3D 網(wǎng)格劃分方法要求組成的幾何為實(shí)體如果輸入一個(gè)由面體組成的幾何，需要在ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序中生成3D網(wǎng)格，就需要額外的步驟將其轉(zhuǎn)換為3D 實(shí)體 (盡管表面體可以由表面網(wǎng)格劃分法來劃分),,14,四面體網(wǎng)格,優(yōu)點(diǎn)任意體總可以用四面體網(wǎng)格可以快速, 自動生成, 并適用于復(fù)雜幾何在

8、關(guān)鍵區(qū)域容易使用曲度和近似尺寸功能自動細(xì)化網(wǎng)格可使用膨脹細(xì)化實(shí)體邊界附近的網(wǎng)格 (邊界層識別)缺點(diǎn)在近似網(wǎng)格密度情況下，單元和節(jié)點(diǎn)數(shù)高于六面體網(wǎng)格一般不可能使網(wǎng)格在一個(gè)方向排列由于幾何和單元性能的非均質(zhì)性，不適合于薄實(shí)體或環(huán)形體,15,Patch Conforming 四面體,Patch Conforming 算法的四面體方法考慮面和它們的邊界 (邊和頂點(diǎn)) 包含膨脹因子的設(shè)定, 控制四面體邊界尺寸的內(nèi)部增長率包括CF

9、D的膨脹層或邊界層識別同一個(gè)組建中可和體掃掠方法混合使用 –產(chǎn)生一致的網(wǎng)格,,,,,,,四面體網(wǎng)格,掃掠網(wǎng)格,,,單元形狀,16,,,,Patch Conforming 四面體實(shí)例,,,考慮面 (和邊),圓孔的識別,,,17,Patch Independent四面體,Patch Independent (ICEM CFD Tetra)算法的四面體方法如沒有載荷,邊界條件或其它作用，面和它們的邊界 (邊和頂點(diǎn)) 不必考慮適用于粗糙的

10、網(wǎng)格或生成更均勻尺寸的網(wǎng)格ANSYS Meshing Application可以非常方便的生成四面體網(wǎng)格ANSYS Meshing Application 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格尺寸控制Tetra 部分也有膨脹應(yīng)用,,粗糙網(wǎng)格，忽略表面模型細(xì)節(jié)處,,,,CFD膨脹層應(yīng)用,,單元形狀,18,Patch Independent 四面體,對 CAD 許多面的修補(bǔ)有用, 碎面、短邊、差的面參數(shù)等。用四面體方法, 設(shè)置Algorithm為 P

11、atch Independent如沒有載荷或命名選項(xiàng)，面和邊 不必要考慮這里除設(shè)置curvature 和 proximity外， 對所關(guān)心的細(xì)節(jié)部位有額外的設(shè)置,,,鄰近的面,小孔,,,,19,四面體方法的膨脹,作用于體的膨脹，對面定義,,,20,掃掠方法,體必須是可掃掠的膨脹可產(chǎn)生純六面體或棱柱網(wǎng)格手動或自動設(shè)定 source/target通常是單個(gè)源面對單個(gè)目標(biāo)面。薄壁模型自動網(wǎng)格劃分會有多個(gè)面，且厚度方向可

12、劃分為多個(gè)單元右擊 Mesh: 選Show Sweepable Bodies顯示可掃掠體,,,,,21,自動劃分方法,自動進(jìn)行四面體(Patch Conforming)或掃掠網(wǎng)格劃分, 取決于體是否可掃掠。同一部件的體有一致的網(wǎng)格.,,無膨脹,程序化控制膨脹,四面體 (Patch Conforming),掃掠,,,,,四面體 (Patch Conforming),,,22,多區(qū)掃掠網(wǎng)格劃分,基于 ICEM CFD 六面體模塊自動幾

13、何分解用掃掠方法，這個(gè)元件要被切成3個(gè)體來得到純六面體網(wǎng)格,用多區(qū)劃分，可立即對其網(wǎng)格劃分!,,23,一般網(wǎng)格控制,,24,命名選項(xiàng),命名選項(xiàng)允許用戶對頂點(diǎn), 邊,面, 或體創(chuàng)建組命名選項(xiàng)可用來定義網(wǎng)格控制, 施加載荷和結(jié)構(gòu)分析中的邊界等 命名選項(xiàng)將在網(wǎng)格輸入到CFX-Pre 或Fluent時(shí)，以域的形式出現(xiàn)在定義接觸區(qū)，邊界條件等時(shí)可參考，提供了一種選擇組的簡單方法用來方便膨脹的程序化控制注意:一組命名選項(xiàng)中只能有一種類

14、型的實(shí)體. 例如，頂點(diǎn)和邊不能在同一命名選項(xiàng)中存在.命名選項(xiàng)組可從 DesignModeler 和某些 CAD系統(tǒng)中輸入,25,物理設(shè)置,,,,,,,,Mechanical,CFD,,,,,,,,,,,26,,,,CFD的缺省網(wǎng)格設(shè)置,,作用于邊和面,,作用于體,,作用于所有幾何,27,,無高級尺寸功能,,作用于邊,,,,28,網(wǎng)格質(zhì)量,Mechanical 設(shè)置,CFD 設(shè)置,,,29,網(wǎng)格尺寸策略: CFD,在必要區(qū)域依靠

15、Advanced Size Functions 細(xì)化網(wǎng)格Curvature (默認(rèn)的)Proximity 識別模型的最小特征設(shè)置能有效識別特征的最小尺寸如果導(dǎo)致了過于細(xì)化的網(wǎng)格 在最小尺寸下作用一個(gè)硬尺寸使用收縮控制來去除小邊和面確保收縮容差小于局部最小尺寸如有需要, 可對體, 面, 邊或影響體定義軟尺寸，對網(wǎng)格生成的尺寸設(shè)置施加更多的控制,30,相關(guān)性和關(guān)聯(lián)中心,,,,粗糙,中等,細(xì)化,拖動滑塊實(shí)現(xiàn)細(xì)化或粗糙的網(wǎng)

16、格,相關(guān)性,,,31,全局單元 尺寸,Element Size設(shè)置整個(gè)模型使用的單元尺寸。這個(gè)尺寸將應(yīng)用到所有的邊, 面, 和體的劃分。當(dāng)高級尺寸功能使用的時(shí)候這個(gè)選項(xiàng)不會出現(xiàn)缺省值基于 Relevance和Initial Size Seed可輸入想要的值,,,32,高級尺寸功能,標(biāo)準(zhǔn)尺寸功能,高級尺寸功能,無高級尺寸功能時(shí), 根據(jù)已定義的單元 尺寸對邊劃分網(wǎng)格, 對 curvature 和proximity, 細(xì)化

17、，對缺陷和收縮控制進(jìn)行調(diào)整, 然后通過面 和體網(wǎng)格劃分器,33,下面列出了可用到的局部網(wǎng)格控制 (可用性取決于使用的網(wǎng)格劃分方法)尺寸接觸尺寸細(xì)化映射面劃分匹配控制收縮膨脹,局部網(wǎng)格控制,34,局部尺寸,局部尺寸:“Element Size”定義體, 面, 邊,或頂點(diǎn)的平均單元邊長 “Number of Divisions” 定義邊的單元分?jǐn)?shù)球體內(nèi)的“Sphere of Influence” 單元給定平均單元尺

18、寸 以上可用選項(xiàng)取決于作用的實(shí)體如使用了高級尺寸功能選項(xiàng)會不同,,35,面尺寸,局部尺寸:“Element Size”定義面的平均單元邊長 球體內(nèi)的“Sphere of Influence” 單元給定平均單元尺寸除了頂點(diǎn),影響球，對其它需要定義一個(gè)坐標(biāo)系,36,邊尺寸(偏置)可通過對一個(gè)端部，兩個(gè)端部或中心的 偏置把邊離散化考慮: 如圖所示的源面使用了掃掠網(wǎng)格源面的兩對邊定義了邊尺寸. 偏置邊尺寸以在邊附近得

19、到更 細(xì)化的網(wǎng)格,,,,邊尺寸,37,映射面劃分,映射面劃分 在面上允許產(chǎn)生結(jié)構(gòu)網(wǎng)格:下面例子中,映射面劃分的內(nèi)部圓柱面有更均勻的網(wǎng)格模式. 如果面由于任何原因不能映射劃分, 劃分會繼續(xù)，但可從樹狀略圖中圖標(biāo)上看出,,,,,38,映射面劃分,映射面劃分如果選擇的映射面劃分的面是由兩個(gè)回線定義的, 就要激活徑向的分割數(shù)。掃掠時(shí)指定穿過環(huán)形區(qū)域的分割數(shù)。這用來產(chǎn)生多層單元穿過薄環(huán)面,,,,,,

20、39,膨脹選項(xiàng),使用自動膨脹程序化控制所有面無命名選項(xiàng)共享體間沒有內(nèi)部面膨脹選項(xiàng) 平滑過渡 (對 2D 和四面體劃分是默認(rèn)的）第一層厚度總厚度 (對其它是默認(rèn)的)膨脹算法前處理 (TGrid)對Tri/Patch conforming Tet/Sweep后處理 (ICEM CFD)對Patch non-conforming Tetra沖突避免壓縮(對 Fluent默認(rèn))Stair-Step (對 CFX默

21、認(rèn))其它詳細(xì)設(shè)置見第 5章,,40,四面體和多區(qū)的膨脹,膨脹當(dāng)網(wǎng)格方法設(shè)置為四面體或多區(qū)，通過選擇想要膨脹的面，膨脹層可作用于一個(gè)體或多個(gè)體,,,,,,41,掃掠網(wǎng)格的膨脹,對掃掠網(wǎng)格,通過選擇源面上要膨脹的邊來施加膨脹,,,Src/Trg Selection 因此需要設(shè)置為Manual Source 或Manual Source and Target,42,生成網(wǎng)格,生成網(wǎng)格生成完整體網(wǎng)格預(yù)覽表面網(wǎng)格對大多數(shù)方法 (除 Te

22、trahedral Patch Independent 方法), 這個(gè)選項(xiàng)更快. 因此它通常首選用來預(yù)覽表面網(wǎng)格 .如果由于不能滿足單元質(zhì)量參數(shù)網(wǎng)格生成失敗, 預(yù)覽表面網(wǎng)格是有用的它允許你看到表面網(wǎng)格, 因此可看到需要改進(jìn)的地方,43,截面位面,在網(wǎng)格劃分程序中, 截面位面可顯示內(nèi)部的網(wǎng)格找到工具欄的 “New section plane” 按鈕可顯示位于截面任一邊的單元切割或完整的單元位面上的單元可使用多個(gè)位面,44,

23、四面體網(wǎng)格膨脹,,45,四面體網(wǎng)格劃分算法,Patch Conforming默認(rèn)時(shí)考慮所有的面和邊 (盡管在收縮控制和虛擬拓?fù)鋾r(shí)會改變且默認(rèn)損傷外貌基于最小尺寸限制)適度簡化CAD (如. native CAD, Parasolid, ACIS, 等.)在多體部件中可能結(jié)合使用掃掠方法生成共形的混合四面體/棱柱和六面體網(wǎng)格有高級尺寸功能表面網(wǎng)格 體網(wǎng)格Patch Independent對 CAD 有長邊

24、的面, 許多面的修補(bǔ), 短邊等有用.內(nèi)置 defeaturing/simplification 基于網(wǎng)格技術(shù)基于 ICEM CFD 四面體/棱柱 Octree 方法體網(wǎng)格 表面網(wǎng)格,,,46,Patch Conforming 四面體膨脹,基本設(shè)置包括膨脹選項(xiàng)，前處理和后處理膨脹算法,47,膨脹選項(xiàng) – 平滑過渡,平滑過渡 (默認(rèn))使用局部四面體單元尺寸計(jì)算每個(gè)局部的初始高度和總高度以達(dá)到平滑的體積變化比。 每個(gè)膨脹

25、的三角形都有一個(gè)關(guān)于面積計(jì)算的初始高度，在節(jié)點(diǎn)處平均。這意味著對一均勻網(wǎng)格，初始高度大致相同，而對變化網(wǎng)格初始高度也是不同的。過渡比膨脹層最后單元層和四面體區(qū)域第一單元層間的體尺寸改變當(dāng)求解器設(shè)置為 CFX時(shí), 默認(rèn)的 Transition Ratio是 0.77. 對其它物理選項(xiàng), 包括Solver Preference 設(shè)置為 Fluent的CFD, 默認(rèn)值是 0.272. 因?yàn)镕luent 求解器是單元為中心的，其網(wǎng)格單元

26、等于求解器單元, 而CFX 求解器是頂點(diǎn)為中心的 ，求解器單元是雙重節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格構(gòu)造的，因此會發(fā)生不同的處理,48,膨脹選項(xiàng) – 厚度選項(xiàng),總厚度創(chuàng)建常膨脹層，用Number of Layers 的值和Growth Rate 控制以獲得Maximum Thickness值控制的總厚度。不同于Smooth Transition 選項(xiàng)的膨脹，Total Thickness選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量.第一層厚度創(chuàng)建常膨脹

27、層，用 First Layer Height, Maximum Layers, 和 Growth Rate 控制生成膨脹網(wǎng)格。不同于Smooth Transition 選項(xiàng)的膨脹， First Layer Thickness 選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量。,49,高級膨脹選項(xiàng),Mesh 設(shè)置為 Yes，在Global Inflation Options下可看到Advanced Options 沖突避免Layer C

28、ompression (對 Fluent默認(rèn))Stair Stepping (對 CFX默認(rèn)))增長比類型最大角倒圓角比使用后處理平滑平滑迭代,50,沖突避免,層壓縮不同面的膨脹陣面擴(kuò)展有可能沖突, 膨脹層就要受壓制，以給四面體層留足夠的空間如果層壓縮不能解決沖突, 層就會由于以下描述的stair stepping而去除. 產(chǎn)生一警告信息并且FLUENT用戶特別關(guān)心的網(wǎng)格質(zhì)量會受到影響Stair Stepping

29、剝離膨脹層阻止陣面擴(kuò)展沖突，以給四面體層留足夠的空間,,,51,膨脹: Compression 與. Stair-stepping,Layer Compression: Stair-stepping:,52,掃掠劃分,,53,六面體劃分的掃掠方法,在Workbench ANSYS 網(wǎng)格劃分中有3中六面體劃分或掃掠方法:掃掠方法薄掃掠方法多區(qū),54,掃掠術(shù)語,為評估哪種方法可用，有一些重要名詞需

30、要考慮/了解.當(dāng)創(chuàng)建六面體網(wǎng)格時(shí), 先劃分源面再延伸到目標(biāo)面 其它面叫做側(cè)面掃掠方向或路徑由側(cè)面定義源面和目標(biāo)面間的單元層是由插值法而建立并投射到側(cè)面.,源面,目標(biāo)面,側(cè)面,掃掠路徑,55,掃掠術(shù)語,為劃分完整的固體/流體, 需要幾個(gè)掃掠操作幾何分解 (分裂) :控制網(wǎng)格 (在縫隙得到分層的網(wǎng)格)或創(chuàng)建可掃掠體.為使可掃掠體得到共形網(wǎng) 格，體應(yīng)組裝進(jìn)多體 部件這里幾何分裂成了幾個(gè)體,每個(gè)體有一個(gè)源

31、面和目標(biāo) 面,,,56,掃掠挑戰(zhàn),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(gè)源面或目標(biāo)面 掃掠方向多個(gè)側(cè)面(盡管多個(gè)側(cè)面可能由于它們強(qiáng)加的額外約束引起質(zhì)量問題)幾何分解成可掃掠區(qū)域怎樣構(gòu)造幾何, VTs, 等.不清楚源面/目標(biāo)面/側(cè)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(wǎng)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),57,掃掠挑戰(zhàn),引入薄掃掠和多區(qū)方

32、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(gè)源面和目標(biāo)面多區(qū)方法提供自由分解方法: 嘗試非手動分裂模型幾何支持多個(gè)源面和多個(gè)目標(biāo)面方法,58,比較 Workbench 掃掠方法,掃掠方法: 單個(gè)源面對單個(gè)目標(biāo)面的掃掠. 很好地處理掃掠方向多個(gè)側(cè)面 需要分解幾何以致每個(gè)掃掠路徑 對應(yīng)一個(gè)體 .,薄掃掠方法: 多個(gè)源面對多個(gè)目標(biāo)面的掃掠 很好地替代殼模型中面以得到純六面體網(wǎng)格,多區(qū)

33、方法: 自由分解方法 多個(gè)源面對多個(gè)目標(biāo)面,59,掃掠劃分方法,使用此技術(shù)，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(cè)源面和目標(biāo)面的拓?fù)淇墒謩踊蜃詣舆x擇. 源面可劃分為四邊形和三角形面源面網(wǎng)格復(fù)制到目標(biāo)面 隨體的外部拓?fù)?，生成六面體或楔形單元連接兩個(gè)面 一個(gè)體單個(gè)源面/單個(gè)目標(biāo)面可對一個(gè)部件中多個(gè)體應(yīng)用單一掃掠方法,60,可掃掠體,一個(gè)可掃掠體需滿足:包含不完全閉合空間至少有一個(gè)由邊或閉合表面連接的

34、從源面到目標(biāo)面的路徑?jīng)]有硬性分割定義以致在源面和目標(biāo)面相應(yīng)邊上有不同分割數(shù)可通過右擊 Show Sweepable Bodies預(yù)覽 找不到可掃掠體的軸，但總可以手動設(shè)置源面和目標(biāo)面不必是平面或平行面不必是等截面的,61,掃掠網(wǎng)格膨脹,對掃掠網(wǎng)格,選擇源面的邊，源面則 得到膨脹 網(wǎng)格方法中的Src/Trg Selection 應(yīng) 設(shè)置為Manual Source或Manual Source and Tar

35、get一旦定義了源面, 然后就可以定義 膨脹掃掠網(wǎng)格的膨脹將使用Pre inflation 算法只能利用 First Layer 或Total Thickness 選項(xiàng),62,掃掠方法網(wǎng)格控制,自由面網(wǎng)格類型四邊形/三角形(默認(rèn))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(biāo)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是無約束的

36、不允許分裂(默認(rèn))防止在六面體/楔形劃分中引入四面體和棱錐單元,63,薄模型掃掠,薄模型不只一個(gè)源面，其面可自動或手動薄模型掃掠模型應(yīng)是薄的，而且源面和目標(biāo)面不能相互接觸. 模型必須有一個(gè)明顯的 “側(cè)面”支持多體部件，但只允許一個(gè)單元穿過厚度掃掠方向沒有膨脹和偏斜捕捉多個(gè)源面，忽略多個(gè)目標(biāo)面,,,1,2,3,,64,薄實(shí)體掃掠處理,Multiple source,Multiple target,Multiple source

37、s captured,Multiple targets ignored,65,多區(qū)網(wǎng)格劃分介紹,,66,掃掠或多區(qū)?,使用掃掠方法當(dāng):一個(gè)多體部件中一些體應(yīng)掃掠劃分，一些應(yīng)Patch Conforming四面體劃分如果想要使用高級尺寸功能預(yù)覽可掃掠體顯示所有體是可掃掠的使用多區(qū)當(dāng) :劃分對于傳統(tǒng)掃掠方法來說太復(fù)雜的單體部件.需考慮多個(gè)源面和目標(biāo)面(不能使用 VTs 集成一個(gè)源面 /目標(biāo)面)關(guān)閉對源面和側(cè)面的膨脹,67,多

38、區(qū)方法,多區(qū)的特征是自動分解幾何，從而避免將一個(gè)體分裂成可掃掠體以用掃掠方法得到六面體網(wǎng)格例如, 如右邊所示的幾何需要分裂成三個(gè)體以掃掠得到六面體網(wǎng)格. 用多區(qū)方法，可直接生成六面體網(wǎng)格基于 ICEM CFD Hexa 程序塊O-grids 可拉伸建立膨脹非結(jié)構(gòu)化區(qū)域可由 六面體-支配, 六面體-核心, 或四面體網(wǎng)格填充,68,多區(qū)方法設(shè)置,多區(qū)不利用高級尺寸功能 (只用Patch Conforming 四面體和掃掠方法)源

39、面選擇不是必須的，但是有用的 可拒絕或允許自由網(wǎng)格程序塊,,,,,,69,多區(qū)方法設(shè)置,映射網(wǎng)格類型六面體六面體/棱柱自由網(wǎng)格類型不允許四面體六面體-支配六面體-核心源面/目標(biāo)面選擇自動的手動源面高級的損傷容差最小邊長,,,,70,多區(qū)方法膨脹,算法不同于其它膨脹方法 (拉伸 o-grid)作用于體, 對面定義只有 First Layer 或Total Thickness 選項(xiàng),,,,71,網(wǎng)格質(zhì)量,,7

40、2,概述,網(wǎng)格質(zhì)量度量Skewness可接受比最差單元FLUENT 求解器的網(wǎng)格質(zhì)量考慮一般考慮求解中網(wǎng)格質(zhì)量的影響網(wǎng)格質(zhì)量影響因子CAD 問題網(wǎng)格分解和分布劃分方法膨脹改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略CAD 清除虛擬拓?fù)涫湛s控制理性網(wǎng)格尺寸和膨脹設(shè)置一般推薦,73,ANSYS 網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格度量,Mesh選項(xiàng)中可得到Mesh Metric，可對其進(jìn)行設(shè)置和查看來評估網(wǎng)格質(zhì)量 不同物理環(huán)境和不同求解器對網(wǎng)格質(zhì)量有不同

41、的要求 ANSYS 網(wǎng)格劃分中可得到的網(wǎng)格度量有:單元質(zhì)量縱橫比雅可比扭曲因子平行誤差最大拐角偏斜,,,74,,網(wǎng)格質(zhì)量度量,縱橫比一般三角形和四邊形的形貌是最長比與最短邊比的函數(shù)(詳細(xì)見 User Guide)對等邊三角形或正方形等于1 (理想的),75,ANSYS 網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì),,對表面網(wǎng)格(在預(yù)覽表面網(wǎng)格生成后)和體網(wǎng)格 (在預(yù)覽膨脹層或網(wǎng)格生成后) 已選擇的網(wǎng)格度量，將顯示 min, max, averag

42、ed和standard deviation 在樹狀略圖的Mesh對象下，使用Show Worst Elements 可突出顯示最壞單元,76,FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量考慮事項(xiàng),FLUENT 需要高質(zhì)量的網(wǎng)格來避免數(shù)值發(fā)散涉及幾個(gè)網(wǎng)格質(zhì)量度量, 但skewness 是主要的度量縱橫比和胞格尺寸也很重要最壞情況并取決使用的求解器(基于密度或基于壓力)， FLUENT 可容忍差的網(wǎng)格質(zhì)量，而一些程序可能需要更高的網(wǎng)格質(zhì)量，分辨和好的網(wǎng)格

43、分布差質(zhì)量單元的位置有助于確定它們的影響Statistics 中將得到一些總體的網(wǎng)格質(zhì)量度量其它網(wǎng)格質(zhì)量度量FLUENT用戶圖形界面菜單中 Mesh/Info/Quality下得到, 或使用 TUI命令‘mesh/quality’,77,FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量要求,對Fluent最重要的網(wǎng)格質(zhì)量度量是:SkewnessAspect RatioCell Size Change (ANSYS 網(wǎng)格不能執(zhí)行)對所有或大多數(shù)程序:

44、Skewness:對六面體, 三角形和四邊形: 應(yīng)小于 0.8對四面體: 應(yīng)小于 0.9Aspect Ratio:應(yīng)小于 40, 但取決于流體特性膨脹層可容忍大于 50 Cell Size Change:應(yīng)在1與2之間,差網(wǎng)格質(zhì)量可能導(dǎo)致不精確求解和緩慢收斂 一些程序可能要求比建議值更低的偏斜值,78,Skewness 和 Fluent 求解器,不推薦高 skewness 值一般保持體網(wǎng)格最大 skewness 值

45、 < 0.95。而這個(gè)值和物理分析類型和單元位置緊密相關(guān)如果體網(wǎng)格包含退化單元，F(xiàn)LUENT 會報(bào)告負(fù)的單元體積skewness網(wǎng)格質(zhì)量度量等級:*一些情況下，基于求解器的壓力可運(yùn)用包含少量skewness為0.98單元的網(wǎng)格.,79,(max,avg)CSKEW=(0.912,0.291) (max,avg)CAR=(62.731,7.402),(max,avg)CSKEW=(0.801,0.287) (max,

46、avg)CAR=(8.153,1.298),VzMIN≈-100ft/min VzMAX≈400ft/min,VzMIN≈-90ft/min VzMAX≈600ft/min,求解中網(wǎng)格質(zhì)量的影響,Large cell size change,例子,網(wǎng)格 2,網(wǎng)格 1,80,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,CAD 問題小邊, 尖銳邊和面邊和面間小縫隙 /通道 未連接幾何體,需確定CAD問題并消除,81,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,網(wǎng)格分解和分布急劇變化的

47、幾何，不連續(xù)或小縫隙可能需要更多分解適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格分布可預(yù)測物理?xiàng)l件不適當(dāng)?shù)姆纸夂头植?可能導(dǎo)致大的單元尺寸變化，縱橫比和(或)偏斜,82,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,尺寸功能類型不適當(dāng)?shù)氖褂?(或根本不使用) 高級尺寸功能 (ASF) 可能導(dǎo)致差網(wǎng)格質(zhì)量 對彎曲特征支配的幾何使用Curvature ASF 對有縫隙或狹窄成份的幾何使用 Proximity ASF 對綜合這些特征的幾何使用 Curvature and Proximity

48、 ASF,ASF 可用來消除 !,83,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,劃分方法劃分方法不適當(dāng)?shù)氖褂?(自動, 四面體) 會導(dǎo)致大的偏斜劃分方法的選擇取決于幾何和應(yīng)用程序使用Outline中Mesh 對象下Show the Sweepable Bodies 是一個(gè)好習(xí)慣許多程序利用 Patch Conforming 和掃掠劃分方法,A relatively “good” mesh in terms of max skewness, howev

49、er the average and standard deviation are large,84,網(wǎng)格質(zhì)量影響要素,膨脹不適當(dāng)?shù)?表面網(wǎng)格質(zhì)量 膨脹表面選擇 膨脹選項(xiàng)膨脹算法 (compression 或 stair-stepping層)膨脹參數(shù)高級膨脹選項(xiàng) 可能導(dǎo)致差的網(wǎng)格質(zhì)量!,受影響的膨脹,,85,改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略,CAD 清除使用 CAD 或 DM:簡化幾何合并小邊合并邊以減少面的數(shù)量 避免狹

50、窄面只在重要地方保留體間隙分解幾何 移除不必要幾何 幾何相加幾何修補(bǔ),DM中分裂邊/項(xiàng)目邊/合并面后,86,改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略,虛擬拓?fù)?AM中使用VT 在簡化幾何細(xì)節(jié) 可在Outline中Model 下添加創(chuàng)建虛擬邊/面可改進(jìn)網(wǎng)格如果結(jié)果表面網(wǎng)格扭曲，則考慮修整 DM或CAD中幾何問題,用寬面虛擬合并狹小面后,87,改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略,收縮控制允許在網(wǎng)格水平移除小的特征 (小邊或狹小面 ) 供

51、Patch-Conforming 四面體方法使用當(dāng)收縮標(biāo)準(zhǔn)合適的時(shí)候，小的特征從網(wǎng)格中消除,用Outline中Mesh下Pinch Controls自動探測收縮位置,88,改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略,Sensible 網(wǎng)格尺寸和膨脹設(shè)置,最小尺寸減少 2X 以適應(yīng)狹小幾何。結(jié)果網(wǎng)格質(zhì)量得到改進(jìn)。局部面尺寸也可能使用。,89,一般建議如果體網(wǎng)格滿足以下一個(gè)或更多條件，則認(rèn)為不可接受:FLUENT網(wǎng)格非常高的偏斜(> 0.98)退化單

52、元 (偏斜~ 1)高縱橫比單元負(fù)體積單元質(zhì)量改進(jìn):改進(jìn)表面網(wǎng)格質(zhì)量移動網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)CAD 修整幾何問題如尖角, 小邊, 合并面和/或分解幾何DM 中Clean-up工具簡化幾何和它們的實(shí)體 ANSYS Meshing程序中不同方法，全局和局部尺寸和參數(shù)ANSYS Meshing 程序中收縮控制消除小特征 ANSYS Meshing 程序中虛擬拓?fù)湟院喕瘞缀?改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量策略,90,混雜的,如果模型包含多個(gè)部件或體，需在