ansys三维网格划分流程.ppt
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1、2-1ANSYS网格划分简介网格划分简介Introduction to the ANSYS Meshing Application2-2Training ManualANSYS网格划分应用程序概述网格划分应用程序概述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: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 FLUENTIntroduction to the ANSYS Meshing Application2-3T
2、raining Manual网格详述网格详述目的目的对 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: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四面体(非结构化网格)六面体(通常为结构化网格)棱柱(四面体网格被拉伸时形成)棱锥(四面体和六面体之间的过渡)Introduction to the ANSYS Meshing Application2-4Training Manual网格详述网格详述需考虑的事项需考虑的事项细节: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
3、梯度区域?这些区域需要高密度的网格.有必要划分这里有必要划分这里的网格吗?的网格吗?流体边界层的网格流体边界层的网格在螺栓孔附近进行网在螺栓孔附近进行网格细化格细化Introduction to the ANSYS Meshing Application2-5Training Manual网格详述网格详述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!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
4、因子.0-0.25 0.25-0.50 0.50-0.80 0.80-0.95 0.95-0.98 0.98-1.00Excellent very good good acceptable bad Unacceptable*更多检查网格的信息在培训讲稿的附录文件中。Introduction to the ANSYS Meshing Application2-6Training ManualCFD网格划分问题网格划分问题CFD网格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
5、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)Introduction to the ANSYS Meshing Application2-7Training Manual网格类型网格类型四面体网格和四面体四面体网格和四面体/棱柱混合网格棱柱混合网格Introduction to the ANSYS Meshing Application2-8Training Manual网格类型网格类型六面体网格六面体网格Introduction to the ANSYS Meshing Application2-9Training Manual网格划分程序1.为方便使用创建命名
6、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Introduction to the ANSYS Meshing Application2-10Training ManualANSYS网格划分应用程序流程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所有网格将写入
7、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2-11网格划分方法网格划分方法Introduction to the ANSYS Meshing Application2-12Training Manual3D 几何网格划分方法几何网格划分方法3D 几何有六种不同网格划分方法:自动划分四面体 Patch ConformingPatch Independent(ICEM CFD Tetra algorithm)扫掠划分 多区 六面体支配的 CFX-网格Introduction to the ANSYS Meshing Application2-13Training Manual2D
8、几何网格划分方法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Introduction to the ANSYS Meshing Application2-14Training Manual几何要求几何要求所有的3D 网格划分方法要求组成的几何为实体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)Introduction to the ANSYS Meshing Application2-15Training Manual
9、四面体网格四面体网格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)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 Application2-16Training ManualPatch Conforming 四面体四面体Patch Conforming 算法的四面体方法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
10、,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 产生一致的网格四面体网格四面体网格扫掠网格扫掠网格棱柱棱柱四面四面体体棱锥棱锥单元形状单元形状Introduction to the ANSYS Meshing Application2-17Training ManualPatch Conforming 四面体实例四面体实例考虑面考虑面(和边和边)圆孔的识别圆孔的识别Introduction to the ANSYS Meshing Application2-18Training ManualPatch Independent四面体四面体Patc
11、h Independent(ICEM CFD Tetra)算法的四面体方法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 部分也有膨胀应用粗糙网格,忽略表面模型细节处CFD膨胀层应用棱柱棱柱四面四面体体棱锥棱锥单元形状单元形状Introduction to the ANSYS Meshing Application2-19Training ManualPatch I
12、ndependent 四面体四面体对 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邻近的面小孔小孔Introduction to the ANSYS Meshing Application2-20Training Manual四面体方法的膨胀四面体方法的膨胀作用于体的膨胀,对面定义Introduction to the ANSYS Meshing Application2-21Tr
13、aining Manual扫掠方法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Introduction to the ANSYS Meshing Application2-22Training Manual自动划分方法自动划分方法自动进行四面体(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.无膨胀程序化控制膨胀四面体四面体(Patch Co
14、nforming)扫掠扫掠四面体四面体(Patch Conforming)Introduction to the ANSYS Meshing Application2-23Training Manual多区扫掠网格划分多区扫掠网格划分基于 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!2-24一般网格控制一般网格控制Introduction to the ANSYS Meshing Application2-25Training Manual命名选项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
15、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Introduction to the ANSYS Meshing Application2-26Training Manual物理设置物理设置 Mechanical CFDIntroduction to the ANSYS Meshing Applica
16、tion2-27Training ManualCFD的缺省网格设置的缺省网格设置作用于边和面作用于边和面作用于体作用于体作用于所作用于所有几何有几何Introduction to the ANSYS Meshing Application2-28Training Manual无高级尺寸功能无高级尺寸功能作用于边作用于边Introduction to the ANSYS Meshing Application2-29Training Manual网格质量网格质量Mechanical 设置CFD 设置Introduction to the ANSYS Meshing Application2-30
17、Training Manual网格尺寸策略网格尺寸策略:CFD在必要区域依靠Advanced Size Functions 细化网格Curvature(默认的)Proximity 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如有需要,可对体,面,边或影响体定义软尺寸,对网格生成的尺寸设置施加更多的控制Introduction to the ANSYS Meshing Application2-31Training Manual相关性和关联中心相关性和关联中心粗糙粗糙中等中等细化细化010
18、0-1000100-1000100-100拖动滑块实现细化或粗糙的网格相关性相关性Introduction to the ANSYS Meshing Application2-32Training Manual全局单元全局单元 尺寸尺寸Element Size设置整个模型使用的单元尺寸。这个尺寸将应用到所有的边,面,和体的划分。当高级尺寸功能使用的时候这个选项不会出现缺省值基于 Relevance和Initial Size Seed可输入想要的值Introduction to the ANSYS Meshing Application2-33Training Manual高级尺寸功能高级尺寸功
19、能标准尺寸功能高级尺寸功能无高级尺寸功能时,根据已定义的单元 尺寸对边划分网格,对 curvature 和proximity,细化,对缺陷和收缩控制进行调整,然后通过面 和体网格划分器Introduction to the ANSYS Meshing Application2-34Training Manual 下面列出了可用到的局部网格控制(可用性取决于使用的网格划分方法)尺寸接触尺寸细化映射面划分匹配控制收缩膨胀局部网格控制局部网格控制Introduction to the ANSYS Meshing Application2-35Training Manual局部尺寸局部尺寸局部尺寸:“
20、Element Size”定义体,面,边,或顶点的平均单元边长“Number of Divisions”定义边的单元分数球体内的“Sphere of Influence”单元给定平均单元尺寸 以上可用选项取决于作用的实体如使用了高级尺寸功能选项会不同Introduction to the ANSYS Meshing Application2-36Training Manual面尺寸面尺寸局部尺寸:“Element Size”定义面的平均单元边长 球体内的“Sphere of Influence”单元给定平均单元尺寸除了顶点,影响球,对其它需要定义一个坐标系Introduction to the
21、 ANSYS Meshing Application2-37Training Manual边尺寸边尺寸(偏置)可通过对一个端部,两个端部或中心的 偏置把边离散化考虑:如图所示的源面使用了扫掠网格源面的两对边定义了边尺寸.偏置边尺寸以在边附近得到更 细化的网格边尺寸边尺寸Introduction to the ANSYS Meshing Application2-38Training Manual映射面划分映射面划分映射面划分 在面上允许产生结构网格:下面例子中,映射面划分的内部圆柱面有更均匀的网格模式.如果面由于任何原因不能映射划分,划分会继续,但可从树状略图中图标上看出Introductio
22、n to the ANSYS Meshing Application2-39Training Manual映射面划分映射面划分映射面划分如果选择的映射面划分的面是由两个回线定义的,就要激活径向的分割数。扫掠时指定穿过环形区域的分割数。这用来产生多层单元穿过薄环面Introduction to the ANSYS Meshing Application2-40Training Manual膨胀选项膨胀选项使用自动膨胀程序化控制所有面无命名选项共享体间没有内部面膨胀选项 平滑过渡(对 2D 和四面体划分是默认的)第一层厚度总厚度(对其它是默认的)膨胀算法前处理(TGrid)对Tri/Patch c
23、onforming Tet/Sweep后处理 (ICEM CFD)对Patch non-conforming Tetra冲突避免压缩(对 Fluent默认)Stair-Step(对 CFX默认)其它详细设置见第 5章Introduction to the ANSYS Meshing Application2-41Training Manual四面体和多区的膨胀四面体和多区的膨胀膨胀当网格方法设置为四面体或多区,通过选择想要膨胀的面,膨胀层可作用于一个体或多个体Introduction to the ANSYS Meshing Application2-42Training Manual扫掠网格
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