ANSYS网格划分简介
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现
– 在定义接触区，边界条件等时可参考，提供了一种选择组的简 单方法
– 用来方便膨胀的程序化控制 • 注意:
– 一组命名选项中只能有一种类型的实体. 例如，顶点和边不能在同一命名选项中存在.
– 命名选项组可从 DesignModeler 和某些 CAD系统中输入
Training Manual
2-25
Training Manual
有必要划分这里 的网格吗？
在螺栓孔附近进行网 格细化
2-4
流体边界层的网格
Introduction 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扭曲。劣质的单元会导致劣质的结果，或者在某些情况无 结果!
–FEA Simulations
• 结构动力学分析 • 显示动力学分析
– AUTODYN – ANSYS LS DYNA
• 电磁分析
–CFD 分析
• ANSYS CFX • ANSYS FLUENT
2-2
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格详述
2-9
Introduction to the ANSYS Meshing Application
ANSYS网格划分应用程序流程
• ANSYS网格划分应用程序使用‘分割’ 的方法 • 几何体的各个部件可以使用不同的网格划分方法
– 不同部件的体的网格可以不匹配或不一致 – 单个部件的体的网格匹配或一致
• CFD 设置
Training Manual
2-29
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格尺寸策略: CFD
• 在必要区域依靠Advanced Size Functions 细化网格
– Curvature (默认的) – Proximity
2D几何网格划分方法
• 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
Training Manual
2-13
Introduction to the ANSYS Meshing Application
几何要求
• 所有的3D 网格划分方法要求 组成的几何为实体
2-23
一般网格控制
2-24
Introduction to the ANSYS Meshing Application
命名选项
• 命名选项允许用户对顶点, 边,面, 或体创建组
– 命名选项可用来定义网格控制, 施加载荷和结构分析中的边界等 – 命名选项将在网格输入到CFX-Pre 或Fluent时，以域的形式出
Patch Independent四面体
Training Manual
• Patch 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 Application 标准的网格尺寸控制 – Tetra 部分也有膨胀应用
集流管例子 : 热应力气流分析的外部铸件和内部流体的网格划分 2-3
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格详述 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
• 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.
2-6
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格类型
• 四面体网格和四面体/棱柱混合网格
Training Manual
2-7
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格类型 • 六面体网格
Training Manual
Training Manual
目的
– 对 CFD (流体) 和FEA (结构) 模型实现离散化。
– 划分网格的目的是把求解域分解成可得到精确解的适当数量的单元. – 3D网格的基本形状有 :
四面体 (非结构化网格)
六面体
棱锥 (四面体和六面体
(通常为结构化网格)
之间的过渡)
棱柱 (四面体网格被拉伸 时形成)
• 如没有载荷或命名选项，面和边 不必要考虑
• 这里除设置curvature 和 proximity外， 对所关心的细节部位有额外的设置
邻近的面
2-19
Training Manual
小孔
Introduction to the ANSYS Meshing Application
四面体方法的膨胀
• 作用于体的膨胀，对面定义
四面体 (Patch Conforming)
无膨胀
程序化控制膨胀
2-22
Introduction to the ANSYS Meshing Application
多区扫掠网格划分
Training Manual
• 基于 ICEM CFD 六面体模块
• 自动几何分解
– 用扫掠方法，这个元件要被切成3个体来得到纯六面体网格 用多区划分，可立即对其 网格划分!
• 优点
– 任意体总可以用四面体网格 – 可以快速, 自动生成, 并适用于复杂几何 – 在关键区域容易使用曲度和近似尺寸功能自动细化网格 – 可使用膨胀细化实体边界附近的网格 (边界层识别)
Training Manual
• 缺点
– 在近似网格密度情况下，单元和节点数高于六面体网格 – 一般不可能使网格在一个方向排列 – 由于几何和单元性能的非均质性，不适合于薄实体或环形体
Introduction to the ANSYS Meshing Application
物理设置
• Mechanical
• CFD
Training Manual
2-26
Introduction to the ANSYS Meshing Application
CFD的缺省网格设置
作用于边和面
作用于体 作用于所 有几何
单元形状
棱锥
棱柱
四面体网格
四面 体
扫掠网格
2-16
Training Manual
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Conforming 四面体实例
Training Manual
考虑面 (和边)
2-17
圆孔的识别
Introduction to the ANSYS Meshing Application
2-8
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格划分程序
Training Manual
1. 为方便使用创建命名选项 2. 设置目标物理环境 (结构, CFD, 等)。自动生成相关物理环境的
网格 (如 FLUENT, CFX, 或 Mechanical) 3. 设定网格划分方法 4. 定义网格设置 (尺寸, 控制, 膨胀, 等.) 5. 预览网格并进行必要调整 6. 生成网格 7. 检查网格质量 8. 准备分析的网格
单元形状
粗糙网格，忽略表面模型细节 处
棱锥
棱柱
四面 体
CFD膨胀层应用
2-18
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Independent 四面体
• 对 CAD 许多面的修补有用, 碎面、短边、差的面参数等。
• 用四面体方法, 设置 Algorithm为 Patch Independent
ANSYS网格划分简介
2-1
Introduction to the ANSYS Meshing Application
ANSYS网格划分应用程序概述
Training Manual
• Workbench中ANSYS Meshing应用程序的目标是提供通用的 网格划分格局。网格划分工具可以在任何分析类型中使用:
Training Manual
• 如果输入一个由面体组成的几何，需要在ANSYS网格划分应用程序中生成 3D网格，就需要额外的步骤将其转换为3D 实体 (尽管表面体可以由表面网 格划分法来划分)
2-14
Introduction to the ANSYS Meshing Application
四面体网格
2-27
Training Manual
Introduction to the ANSYS Meshing Application
无高级尺寸功能
Training Manual
作用于边
2-28
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格质量
• Mechanical 设置
• 识别模型的最小特征
– 设置能有效识别特征的最小尺寸 – 如果导致了过于细化的网格
• 在最小尺寸下作用一个硬尺寸
– 使用收缩控制来去除小边和面
• 确保收缩容差小于局部最小尺寸
Training Manual
2-15
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Conforming 四面体
• Patch 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, 控制四面体边界尺寸的内部增长率 – 包括CFD的膨胀层或边界层识别 – 同一个组建中可和体扫掠方法混合使用 –产生一致的网格
Training Manual
2-20
Introduction to the ANSYS Meshing Application
扫掠方法
• 体必须是可扫掠的 • 膨胀可产生纯六面体或棱柱网格 • 手动或自动设定 source/target • 通常是单个源面对单个目标面。薄壁模型
自动网格划分会有多个面，且厚度方向可 划分为多个单元 • 右击 Mesh: 选Show Sweepable Bodies显示可扫掠体
Training Manual
2-21
Introduction to the ANSYS Meshing Application
自动划分方法
Training Manual
• 自动进行四面体(Patch Conforming)或扫掠网格划分, 取决于体是 否可扫掠。同一部件的体有一致的网格.
扫掠
四面体 (Patch Conforming)
• Patch Conforming • Patch Independent
– (ICEM CFD Tetra algorithm)
– 扫掠划分 – 多区 – 六面体支配的 – CFX-网格
2-12
Training Manual
Introduction to the ANSYS Meshing Application
0.50-0.80 good
0.80-0.95 acceptable
0.95-0.98 0.98-1.00
bad
Unacceptable
*更多检查网格的信息在培训讲稿的附录文件中。
2-5
Introduction to the ANSYS Meshing Application
CFD网格划分问题
• CFD网格
– 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扭曲的度量，是一个值在0 (极好 的) 到1 (无法接受的)之间的比例因子.
0-0.25 Excellent
0.25-0.50 very good
• 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
Training Manual
2-10
网格划分方法
2-11
Introduction to the ANSYS Meshing Application
3Dwenku.baidu.com几何网格划分方法
• 3D 几何有六种不同网格划分方法:
– 自动划分 – 四面体
– 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至关重要
• 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 上不包含中节点)
Training Manual
– 在定义接触区，边界条件等时可参考，提供了一种选择组的简 单方法
– 用来方便膨胀的程序化控制 • 注意:
– 一组命名选项中只能有一种类型的实体. 例如，顶点和边不能在同一命名选项中存在.
– 命名选项组可从 DesignModeler 和某些 CAD系统中输入
Training Manual
2-25
Training Manual
有必要划分这里 的网格吗？
在螺栓孔附近进行网 格细化
2-4
流体边界层的网格
Introduction 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扭曲。劣质的单元会导致劣质的结果，或者在某些情况无 结果!
–FEA Simulations
• 结构动力学分析 • 显示动力学分析
– AUTODYN – ANSYS LS DYNA
• 电磁分析
–CFD 分析
• ANSYS CFX • ANSYS FLUENT
2-2
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格详述
2-9
Introduction to the ANSYS Meshing Application
ANSYS网格划分应用程序流程
• ANSYS网格划分应用程序使用‘分割’ 的方法 • 几何体的各个部件可以使用不同的网格划分方法
– 不同部件的体的网格可以不匹配或不一致 – 单个部件的体的网格匹配或一致
• CFD 设置
Training Manual
2-29
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格尺寸策略: CFD
• 在必要区域依靠Advanced Size Functions 细化网格
– Curvature (默认的) – Proximity
2D几何网格划分方法
• 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
Training Manual
2-13
Introduction to the ANSYS Meshing Application
几何要求
• 所有的3D 网格划分方法要求 组成的几何为实体
2-23
一般网格控制
2-24
Introduction to the ANSYS Meshing Application
命名选项
• 命名选项允许用户对顶点, 边,面, 或体创建组
– 命名选项可用来定义网格控制, 施加载荷和结构分析中的边界等 – 命名选项将在网格输入到CFX-Pre 或Fluent时，以域的形式出
Patch Independent四面体
Training Manual
• Patch 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 Application 标准的网格尺寸控制 – Tetra 部分也有膨胀应用
集流管例子 : 热应力气流分析的外部铸件和内部流体的网格划分 2-3
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格详述 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
• 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.
2-6
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格类型
• 四面体网格和四面体/棱柱混合网格
Training Manual
2-7
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格类型 • 六面体网格
Training Manual
Training Manual
目的
– 对 CFD (流体) 和FEA (结构) 模型实现离散化。
– 划分网格的目的是把求解域分解成可得到精确解的适当数量的单元. – 3D网格的基本形状有 :
四面体 (非结构化网格)
六面体
棱锥 (四面体和六面体
(通常为结构化网格)
之间的过渡)
棱柱 (四面体网格被拉伸 时形成)
• 如没有载荷或命名选项，面和边 不必要考虑
• 这里除设置curvature 和 proximity外， 对所关心的细节部位有额外的设置
邻近的面
2-19
Training Manual
小孔
Introduction to the ANSYS Meshing Application
四面体方法的膨胀
• 作用于体的膨胀，对面定义
四面体 (Patch Conforming)
无膨胀
程序化控制膨胀
2-22
Introduction to the ANSYS Meshing Application
多区扫掠网格划分
Training Manual
• 基于 ICEM CFD 六面体模块
• 自动几何分解
– 用扫掠方法，这个元件要被切成3个体来得到纯六面体网格 用多区划分，可立即对其 网格划分!
• 优点
– 任意体总可以用四面体网格 – 可以快速, 自动生成, 并适用于复杂几何 – 在关键区域容易使用曲度和近似尺寸功能自动细化网格 – 可使用膨胀细化实体边界附近的网格 (边界层识别)
Training Manual
• 缺点
– 在近似网格密度情况下，单元和节点数高于六面体网格 – 一般不可能使网格在一个方向排列 – 由于几何和单元性能的非均质性，不适合于薄实体或环形体
Introduction to the ANSYS Meshing Application
物理设置
• Mechanical
• CFD
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2-26
Introduction to the ANSYS Meshing Application
CFD的缺省网格设置
作用于边和面
作用于体 作用于所 有几何
单元形状
棱锥
棱柱
四面体网格
四面 体
扫掠网格
2-16
Training Manual
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Conforming 四面体实例
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考虑面 (和边)
2-17
圆孔的识别
Introduction to the ANSYS Meshing Application
2-8
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格划分程序
Training Manual
1. 为方便使用创建命名选项 2. 设置目标物理环境 (结构, CFD, 等)。自动生成相关物理环境的
网格 (如 FLUENT, CFX, 或 Mechanical) 3. 设定网格划分方法 4. 定义网格设置 (尺寸, 控制, 膨胀, 等.) 5. 预览网格并进行必要调整 6. 生成网格 7. 检查网格质量 8. 准备分析的网格
单元形状
粗糙网格，忽略表面模型细节 处
棱锥
棱柱
四面 体
CFD膨胀层应用
2-18
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Independent 四面体
• 对 CAD 许多面的修补有用, 碎面、短边、差的面参数等。
• 用四面体方法, 设置 Algorithm为 Patch Independent
ANSYS网格划分简介
2-1
Introduction to the ANSYS Meshing Application
ANSYS网格划分应用程序概述
Training Manual
• Workbench中ANSYS Meshing应用程序的目标是提供通用的 网格划分格局。网格划分工具可以在任何分析类型中使用:
Training Manual
• 如果输入一个由面体组成的几何，需要在ANSYS网格划分应用程序中生成 3D网格，就需要额外的步骤将其转换为3D 实体 (尽管表面体可以由表面网 格划分法来划分)
2-14
Introduction to the ANSYS Meshing Application
四面体网格
2-27
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Introduction to the ANSYS Meshing Application
无高级尺寸功能
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作用于边
2-28
Introduction to the ANSYS Meshing Application
网格质量
• Mechanical 设置
• 识别模型的最小特征
– 设置能有效识别特征的最小尺寸 – 如果导致了过于细化的网格
• 在最小尺寸下作用一个硬尺寸
– 使用收缩控制来去除小边和面
• 确保收缩容差小于局部最小尺寸
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2-15
Introduction to the ANSYS Meshing Application
Patch Conforming 四面体
• Patch 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, 控制四面体边界尺寸的内部增长率 – 包括CFD的膨胀层或边界层识别 – 同一个组建中可和体扫掠方法混合使用 –产生一致的网格
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2-20
Introduction to the ANSYS Meshing Application
扫掠方法
• 体必须是可扫掠的 • 膨胀可产生纯六面体或棱柱网格 • 手动或自动设定 source/target • 通常是单个源面对单个目标面。薄壁模型
自动网格划分会有多个面，且厚度方向可 划分为多个单元 • 右击 Mesh: 选Show Sweepable Bodies显示可扫掠体
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2-21
Introduction to the ANSYS Meshing Application
自动划分方法
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• 自动进行四面体(Patch Conforming)或扫掠网格划分, 取决于体是 否可扫掠。同一部件的体有一致的网格.
扫掠
四面体 (Patch Conforming)
• Patch Conforming • Patch Independent
– (ICEM CFD Tetra algorithm)
– 扫掠划分 – 多区 – 六面体支配的 – CFX-网格
2-12
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Introduction to the ANSYS Meshing Application
0.50-0.80 good
0.80-0.95 acceptable
0.95-0.98 0.98-1.00
bad
Unacceptable
*更多检查网格的信息在培训讲稿的附录文件中。
2-5
Introduction to the ANSYS Meshing Application
CFD网格划分问题
• CFD网格
– 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扭曲的度量，是一个值在0 (极好 的) 到1 (无法接受的)之间的比例因子.
0-0.25 Excellent
0.25-0.50 very good
• 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
Training Manual
2-10
网格划分方法
2-11
Introduction to the ANSYS Meshing Application
3Dwenku.baidu.com几何网格划分方法
• 3D 几何有六种不同网格划分方法:
– 自动划分 – 四面体
– 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至关重要
• 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 上不包含中节点)
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