ANSYS Workbench 网格划分

确定局部网格的设置
• 1. a. b. 局部网格设置主要确定以下参数 sizing：用来设置局部单元大小，如下图所示，常采用如下两类： element size：用来设置单元的平均边长 sphere of influence:用球体来设定单元平均大小的范围，球体的中 心坐标采用的是局部坐标系，所有包含在球体内的实体，其单元网格 大小均按设定的尺寸划分。
确定局部网格的设置
4. Mapped Face Meshing:这是映射面网格划分。 其特点是允许在面上生成结构网格，由于进行映射网格划分可以得到一 致的网格，所以这对计算求解是有益的。 5.Match Control:这是面匹配网格划分。 这用于定义三维实体的周期面或二维面体的周期边，从而在对称面或对 称边上划分出一致的网格。Match control尤其适用于旋转机械的旋 转对称分析 6. Pinch:这用于网格的收缩控制 pinch可以在划分网格时自动去除模型上的一些小特征，如边、狭窄区等， 但要知道： a. Pinch仅对点和边才有效，对面和体是无效的。 b. pinch不支持笛卡尔网格
直接划分网格
• 在workbench14.0中可以直接划分网格（Direct Meshing） ,操作时只要在树形窗口几何体（Geometry）项下用鼠标 选中相应的几何体，再在右键弹出的快捷菜单中选中 Genetate Mesh产生网格即可。 • 直接划分网格的最大的优点之一就是能单独地划分几何体 的网格，即以前划分网格时只能整个模型一起同时划分。 显然，对于我们而言，直接控制网格划分具有更大的柔性。
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预览并划分网格
• 当网格的各类参数设置完后就可以划分网格了。用户可以采用直接划 分网格（direct meshing）先单独划分部分实体的网格，也可以整体 一起划分网格。如下图所示：
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2 直接划分网格 整体一起划分网格
检查网格质量
• 当网格划分结束后可以检查网格的质量。一般而言不同物理场和不同 求解器所要求的网格检查准则是不同的，下图是在结构场下网格检查 准则的选项图。
目录
• • • • 认识网格划分平台 典型网格划分法 网格划分的工作流程 网格划分实例
认识网格划分平台
网格文件具体地说主要有两类：有限元分析网格和计算流体力学 的网格。
认识网格划分平台
• 对于三维几何体，ANSYS共有下面六种不同的划分网格法
认识网格划分平台
• 对于二维几何体ANSYS有以下几种不同的划分网格法。
典型网格划分法
• 主要内容
四面体网格
• 在三维网格中，相对而言四面体网格划分是最简单的。在workbench 中，四面体网格的生成主要基于两种方法：RGRID算法和ICEM CFD tetra算法，具体如下： 1. 基于TGRID算法的四面体网格 TGRID算法的四面体网格有以下特点： a. 划分网格是一次从几何的边、面、体的顺序划分网格 b. 划分网格时都考虑到了几何体上的面积边界，包括边界层上网格的设 置等。 c. 主要适用于比较好即较“干净”的几何体 d. 同一几何体上可以有不同的网格类型，如扫掠法产生的网格
多域扫掠型
• 多域扫掠型（Multizone Sweep Meshing）主要用来划分六面体网格。 其特点就是具有几何体自动分解的功能，从而产生六面体网格。如下 图所示左边的几何体，若以常规的方式想划分成全六面体网格，则需 要先将几何体切分成四个规则体后，再扫掠成六面体网格。然而在 workbench中，只要直接使用多域扫掠法，程序就能自动处理划分成 六面体网格。
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网格划分的工作流程
调整网格设置
网格划分流程图
确定物理场和网格划分法
• 划分网格之前必须首先确定物理场的类型，即究竟是结构场、流场、 显式动力学还是电磁场。不同类型的物理场下的一些参数往往是不相 同的。如下图所示的详细栏信息：
确定全局网格的设置
• 全局网格设置通常用于整体网格划分的部署，包括网格尺寸函数、 inflation、平滑度、模型简化、参数输入、激活等。 • 设置合适的全局网格参数可以减小后面具体网格参数的设置工作量， 对于结构场，其详细栏见上个PPT的mechanical，下面以结构分析为 例对其展开描述。Mechanical中的尺寸函数（sizing）下参数项是高 级尺寸函数（advanced sizing function,简称ASF）,这主要是控制 曲线、面在曲率较大的地方的网格。具体选项有： a) Off:在此项时先从边开始划分网格，再在曲率较大处细化边网格，接 下来再产生面网格，最后才产生体网格。 b) Curvature：是由曲率法确定、细化边和曲面处的网格大小 c) Proximity：是控制模型邻近区网格生成，主适用于窄、薄处网格的 生成。
四面体网格
2. a. b. c. 基于ICEM CFD Tetra法的四面体网格有以下特点： 划分网格时依次从几何的体、面、边顺序划分网格 主要适用于比较“烂”即比较“脏”的几何体 几何体上的面积边界等的影响往往可能被忽略，即粗糙的网格可能 忽略几何体表面细节
扫掠型网格
• 这种网格划分方法主要是产生六面体网格或者棱柱形网格。但要注意 被划分体必须是可扫掠（规则几何体）的，且有单一的原面和单一的 目标面。
确定全局网格的设置
d. Proximity and curvature：具有proximity和curvature二者的特点， 但所消耗的时间也多。 e. Fixed：以设定的大小划分网格，当然也不会更具曲率大小自动细化 网格 • ASF选项如下图所示:
确定全局网格的设置
• 对于Relevance和Relevance Center选项： a. Relevance：网格相关度，数值从-100至+100，代表网格的由疏到密。 b. Relevance Center:代表网格Coarse(稀疏)、Medium(中等)、Fine(细 化) c. Relevance和Rlevance Center详细栏
确定局部网格的设置
7. inflation 当一些物理参数在边界层处的梯度变化很大时，为了精确地描述 这些参数，inflation法通常将边界层处的网格密度应较之其他地方 划分得较密一点，一般在CFD分析中处理边界层处的网格常用 inflation方法。当然，在FEM中若对表面边界层处的结果感兴趣的话， 亦可用inflation方法。 插入局部网格设置方法如下图所示：
扫掠型
自动划分法
• 自动划分法（automatic method） 自动划分实际就是在四面体与扫掠型划分之间自动切换，这取决于被划 分的几何体能否被扫掠。具体的说当几何体不规则（即不能被扫掠） 时，程序就自动产生四面体。反之，当几何体规则（即能被扫掠）时 就产生六面体网格。
四面体网格 六面体网格
此处切断
Hex Dominant网格划分
• Hex-Dominant网格实际上是在模型的外面生成六面体单元，而里面是 四面体单元。它的算法是先在外表面生成一个平面网格，然后经过向 内拖拉形成块/锥，最后再在内部添加锥形四面体单元。这种方法适 用于块状的几何体，而对于细长类的几何体适用性并不好。
Hex-Dominant网格
检查网格质量
• 在mechanical下网格检查准则有：element quality（单元质量检 验）、aspect ratio(纵横比)、jacobian ratio(雅克比率)、 warping factor(翘曲因子)、Parallel Deviation(平行偏差)、 Maximum Corner Angle(最大转弯角)、Skewness(偏度)、Orthogonal Quality(正交程度质量)。下图是Element Quality(单元质量检验)的 结果图。
2.contact sizing：用于接触区域的网格设置 在接触面上产生大小一致的单元有利于分析，具体设置类型有： element size和relevance。如下图所示：
3.refinement：用于网格局部单元细化，但要注意： a.refinement仅对边和面有效 b.refinement标准值范围是1~3之间，其中为1时，单元边界划 分为初始单元边界的一半，这通常是在生成粗网格后，再细化 网格的简易方法。 注：refinement和尺寸控制是有区别的。 •尺寸控制在划分前就设定的平均单元长度。通常来说，在定义 的几何体上可以产生一致的网格，网格过渡较平滑。 •refinement打破了原来划分的网格。如果原来的网格原本就不 一致，则细化后的网格也不一致。虽然程序对单元的过渡进行 平滑处理，但细化后仍有可能有不平滑的过渡。