第3 ANSYS13.0Workbench網(wǎng)格劃分及操作案ANSYS13.0Workbench網(wǎng)格劃分概ANSYS13.0提供了強(qiáng)大的自動(dòng)化能力，通過(guò)實(shí)用智能的默認(rèn)設(shè)置簡(jiǎn)化一個(gè)新幾何體的網(wǎng)格。ANSYS13.0的網(wǎng)格技術(shù)提供了生成網(wǎng)格的靈活性，可以把正確的網(wǎng)格用于正確的地方，網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)和單元參與有限元求解，ASYS13.0計(jì)算時(shí)間和需要更大的空間，因此需衡計(jì)算成本和細(xì)化網(wǎng)格之間的。在理想情況下，我們所需要的網(wǎng)格密度是結(jié)果隨著網(wǎng)格細(xì)化而收斂，但要注意：細(xì)化網(wǎng)格不能彌補(bǔ)。ANSYS13.0ANSYSWorkbench的【Mesh】組件實(shí)現(xiàn)。作為下一代網(wǎng)格ANSYS13.0WorkbenchANSYSWorkbench中調(diào)用分析系統(tǒng)或【Mesh】組件啟動(dòng)，如圖3-1所示。 場(chǎng)及整體網(wǎng)格劃分控制；選擇【Mesh】時(shí)，導(dǎo)航樹(shù)上方會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的網(wǎng)格劃分；圖形區(qū)的網(wǎng)格顯示為相關(guān)物理場(chǎng)的默認(rèn)網(wǎng)格劃分結(jié)果；右側(cè)為網(wǎng)格劃分選項(xiàng)設(shè)置【Meshing對(duì)選中的實(shí)體可施加6種網(wǎng)格劃分方法，如圖3-3所示。 實(shí)體采用掃掠方法劃分六面體網(wǎng)格，對(duì)不能掃掠劃分的實(shí)體采用協(xié)調(diào)分片算法劃分四面體網(wǎng)四面體網(wǎng)格【Tetrahedrons】：生成四面體單元，采用基于TGrid【PatchConformingICEMCFD的獨(dú)立分片算法【PatchIndependent協(xié)調(diào)分片算法【PatchConforming】采用自下而上的方法：網(wǎng)格劃分先從邊面劃分，再到體，考慮所有的面及其邊界，該算法適用于質(zhì)量好的CAD幾何模型。獨(dú)立分片算法【PatchIndependent】采用自上而下的方法：先生成體網(wǎng)格，再映射到面和ANSYS13.0中，兩種四面體算法都可用于零件、體及多體零件，也可用于膨脹層網(wǎng)格。協(xié)調(diào)分片算法的分片面及邊界考慮零件實(shí)體間的相互影響采用小公差，常用于考慮幾何體的13.0中增加了平滑過(guò)渡選項(xiàng)【SmoothTransition】，可以控制增長(zhǎng)率和局部特征角，可以寫(xiě)出ICEMCFD文件【W(wǎng)riteICEMCFDFiles】。該方法考慮指定命名選擇的面和邊。如果【Mesh小特征，如圖3-5所示。 分方法增長(zhǎng)，可使用整體網(wǎng)格設(shè)置和局部網(wǎng)格設(shè)置膨脹層，如圖3-6所示。 對(duì)齊，可提高分析精度，減少數(shù)值錯(cuò)誤?？刹捎玫姆椒ㄓ小?DominantSweep】CFD網(wǎng)格劃分。擇要?jiǎng)澐值膶?shí)體確認(rèn)，明細(xì)窗口中設(shè)置【Method】=HexDominant，如圖3-7所示。 在【Mesh】分支上單擊右鍵，選擇【ShowSweepableBodies】可以看到能夠掃掠的體，此時(shí)該體被選中，如圖3-8所示。 liZNSEMD體進(jìn)行分解成映射區(qū)域和自由區(qū)域，可以自動(dòng)判斷區(qū)域并對(duì)映射區(qū)生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，即生成六面體/rehe】體taaian體xar可以具有多個(gè)源面和目標(biāo)面。多重區(qū)域網(wǎng)格劃分和掃掠網(wǎng)格劃分相似，但更適合于用掃掠方明細(xì)窗口中設(shè)置【Method】=MultiZone，選擇自由區(qū)域的網(wǎng)格類(lèi)型【FreeMeshType】=NotAllowed/Tetra/HexaDominant/HexaCore，設(shè)置源面/目標(biāo)面的【Src/TrgSelection】 這是為ANSYSFLUENT設(shè)計(jì)的網(wǎng)格劃分方法，采用自動(dòng)修邊的獨(dú)立分片網(wǎng)格劃分方劃分的主要控制如下，參見(jiàn)圖3-11。②使用高級(jí)尺寸函數(shù)【UseAdvancedSizeFunction】=On，為更好捕捉特征及減少非流形源，即設(shè)置【ProximitySizeFunctionSources】=Edges?？梢栽O(shè)定更小的角度來(lái)捕捉的特征，如捕捉角度設(shè)為0則捕捉所有CAD特征。設(shè)置棋盤(pán)⑤統(tǒng)計(jì)【Statistics】中采用適合【CutCellMeshing】的正交質(zhì)量準(zhǔn)則檢查網(wǎng)格質(zhì)量 CutCell網(wǎng)，小尺寸應(yīng)是最小3D目標(biāo)特征的1/2，它需要經(jīng)常調(diào)整。塊，2D軸對(duì)稱(chēng)分析采用小于5°的薄楔片。 3-132條邊，移動(dòng)滑鼠設(shè)置容差為-100，則生 3-1【Defaults】默認(rèn)設(shè)設(shè)置網(wǎng)格相關(guān)度（–100至+100）過(guò)渡比最大層生長(zhǎng)率4【Defeaturing】設(shè)置物理場(chǎng)【PhysicsPreference】提供4個(gè)選項(xiàng)分別為流體分析【CFD3-14。

粗化。移動(dòng)滑塊可設(shè)置相關(guān)性從-100到+100，網(wǎng)格由粗到密變化，相關(guān)中心設(shè)置相關(guān)性控制的度量標(biāo)準(zhǔn)，提細(xì)【Fine】、中等【Medium】及粗糙【Coarse】3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)格劃分示例如圖3-15。高級(jí)尺寸函數(shù)【AdvancedSizingFunctions】：高級(jí)尺寸函數(shù)控制重要的極度彎曲和表面相鄰區(qū)域的網(wǎng)格增長(zhǎng)及分布，提供5個(gè)選項(xiàng)，參見(jiàn)圖3-16。 相鄰及曲率【ProximityandCurvature】：組合相鄰及曲率網(wǎng)格劃分功能。 持【CutCell3個(gè)選項(xiàng)如下，參見(jiàn)圖3-17。 24°，精細(xì)【Fine】的跨度角為36°～12°，如圖3-20。該選項(xiàng)不支持【CutCell選項(xiàng)控制膨脹層的增長(zhǎng)及網(wǎng)格質(zhì)量，參見(jiàn)圖3-21。 3）總厚度【TotalThickness】：保持整個(gè)膨脹層的高度恒定。值及比控制創(chuàng)建膨脹層。例如圖3-22所示。 S0ST網(wǎng)格劃分方法，采用獨(dú)立分片的體網(wǎng)格劃分方法，具有由高級(jí)尺寸函數(shù)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)修D(zhuǎn)l，則清除特征【Defeaturing不支持【CutCell】網(wǎng)格劃分，使用【Pintch】和【AutomaticMeshBasedDefeaturing】控統(tǒng)計(jì)【Statistics3-2所示，ANSYS13.0中增加了3-23-3網(wǎng)格控制【MeshControl設(shè)置單元大小【Sizing【Sizing】允許設(shè)置局部單元大小，每次只對(duì)一種幾何體類(lèi)型控制尺寸，采用如下方法可以指定偏斜類(lèi)型【BiasType】和偏斜因子【BiasFactor】，偏斜類(lèi)型指定單元大小實(shí)體單元網(wǎng)格尺寸按給定尺寸劃分，不支持【CutCell】網(wǎng)格劃分。影響區(qū)域?yàn)榍蝮w范圍內(nèi)的實(shí)體，如圖3-23所示。

局部網(wǎng)格控制，然后對(duì)被選的點(diǎn)、邊、面進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。該選項(xiàng)僅對(duì)面或邊有效，對(duì)【PatchIndependentTetrahedronsCutCellUniformQuad/TriUniformQuad】這些網(wǎng)格劃分方1（最小）3（最大1格的簡(jiǎn)易方法，如圖3-25所示。使用膨脹層時(shí)，程序可自動(dòng)抑制細(xì)化控制。 映射面網(wǎng)格劃分【MappedFacemeshing3-26，對(duì)圓柱 該方法提供基本和高級(jí)設(shè)置，映射面網(wǎng)格支持【SweepPatchConformingHexaQuad/Tri】、基本控制的【UniformQuad】的網(wǎng)格劃分方法，不支持【CutCell映射面網(wǎng)格的頂點(diǎn)類(lèi)型可以設(shè)置為【SpecifiedSidesSpecifiedCornersSpecified邊頂點(diǎn)為映射面頂點(diǎn)，與網(wǎng)格線(xiàn)不相交，示例如圖3-27所示。節(jié)點(diǎn)的位置除偏移外必須一致，如圖3-28所示。 收縮控制【Pintch格劃分，所以劃分這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能和原始幾何體會(huì)有不同，如3-29。 圖形區(qū)選擇面或邊，右擊鼠標(biāo)，插入虛擬單元【Insert】→【VirtualCell】。導(dǎo)航樹(shù)中選擇虛擬邊，按住F43-30所示。 ANSYSFLUENTANSYSCFX中創(chuàng)建接觸域，需要對(duì)接觸域的面創(chuàng)建命名選擇和定義為交互區(qū)。管如此，不論DM下是否使用共享拓?fù)?，?dú)立分片四面體網(wǎng)格劃分和匹配控制結(jié)合起來(lái)使用FLUENT下使用【Fuse】選項(xiàng)可以合成“相似”面得到共形網(wǎng)格。型或同位置的對(duì)象。命名選擇也DM或其他CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入?！綠enerateMesh】生成整體網(wǎng)格，預(yù)覽表面網(wǎng)格【PreviewSurfaceMesh】只創(chuàng)建表面網(wǎng)體生成網(wǎng)格可以更好地查看表面網(wǎng)格，如圖3-31所示。 剖面，然后返回到網(wǎng)格模型，如圖3-32所示。 用的網(wǎng)格策略。另一方面，ANSYS可以使用不同的網(wǎng)格質(zhì)量度量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)量化網(wǎng)格質(zhì)量，因此3-33。不同的物理場(chǎng)和求解器，對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的要求不同。ANSYS13.0中提供的網(wǎng)格質(zhì)量度量表完美的正方體或正方形，0代表單元體積為零或負(fù)值。 比檢節(jié)點(diǎn)的單元以外，雅可比率計(jì)算所有其他單元，高比率代表單元空間與真實(shí)空間的映射極度失真，參見(jiàn)圖3-34。比率是單元在該點(diǎn)處的程度的度量，雅可比率小于等于40是可以接受的。 00.1，對(duì)大多數(shù)殼單元的錯(cuò)誤限值為1，但S181允許承受更高翹曲，翹曲因子的峰值可達(dá)7，對(duì)這類(lèi)單元，翹曲因子為5時(shí)，程序給出警告信息。一個(gè)單位正方體的面產(chǎn)生22.5°及45°的相對(duì)，相當(dāng)于產(chǎn)生的因子分別為0.2及0.4。3-360°，無(wú)中間節(jié)點(diǎn)的四邊形的警告限值為70°，如超過(guò)150°，則給出錯(cuò)誤信息。 最大頂角【umCornerAngleEmagFLOTRAN單元，其他所有單元都計(jì)算最大頂角，如無(wú)中間節(jié)點(diǎn)的四邊形單元該項(xiàng)警告限值為155°，而其錯(cuò)誤限值為 3-4好01 FluentCFX對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量的要求不同，這是由于兩種模式的求解結(jié)構(gòu)不同，F(xiàn)luent使用單元中心格式，流體流動(dòng)變量位于計(jì)算單元的中心，網(wǎng)格單元和計(jì)算單元是一致的，而CFXFluent的網(wǎng)格質(zhì)量建議：不推薦采用低正交質(zhì)量或高傾斜率，應(yīng)保證最小正交質(zhì)量大元，F(xiàn)luent會(huì)報(bào)告負(fù)的單元體積，網(wǎng)格質(zhì)量評(píng)估如表3-5所示。3-5Fluent好壞子這3個(gè)重要的網(wǎng)格質(zhì)量度量指標(biāo)，每次網(wǎng)格變形后進(jìn)行更新。20，基本上等同于CFDPost的單元體積比。圖3-40所示。 網(wǎng)格劃分控制案例——轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄裝 導(dǎo)入CAD幾何模單擊生成圖標(biāo)【Generate3Bodies】，圖形區(qū)顯示模型。 DM中生成導(dǎo)入的CAD幾何模切換到Workbench項(xiàng)目流程圖界面，雙擊【MeshOtherBodies】隱藏所有其他的體而僅顯示手柄。 【Method】=Multizone，MappedMeshType】=Hexa/Prism，F(xiàn)reeMeshType】=HexaCore圖3-45所示。 OtherBodies】隱藏所有其他的體而僅顯示連接板。細(xì)窗口中確認(rèn)1條邊選中：【Geometry】=1Edge，導(dǎo)航樹(shù)下有【EdgeSizing】項(xiàng)。 【HideAllOtherBodies工具條中選擇虛擬拓?fù)涔ぞ摺綱irtualTopologyTopology】，上選擇【VirtualCell 確認(rèn)局部坐標(biāo)系原點(diǎn)：明細(xì)窗口【Origin】下面的【Geometry】中單擊Apply 設(shè)置網(wǎng)格劃分為球形區(qū)域：【Type】=SphereofInfluence，設(shè)置球形區(qū)域中心為局部坐標(biāo)：區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格劃分的單元邊長(zhǎng)：【ElementSize】=0.06m。 認(rèn)為1級(jí)細(xì)化網(wǎng)格。

中選擇【MeshControl】→【ContactSizing】，設(shè)置接觸控制。單元大?。骸綯ype】=ElementSize，【ElementSize】=0.05m。 多體零件共享拓?fù)浼捌ヅ渚W(wǎng)格劃分調(diào)入【Mesh 12）草圖為200mm×100mm四邊形，如圖3-53所示。選中長(zhǎng)方體表面創(chuàng)建工作面【Plane4】，創(chuàng)建草圖2【Sketch2零件，采用自動(dòng)方法并改名為【Part-Automatic體零件，采用印記面方法并改名為【Part-Imprint體零件，采用不設(shè)置方法并改名為【Part-None如圖3-54所示。3）詳細(xì)信息顯示有接觸面的實(shí)體為【Solid-a1】和【Solid-a2 接上例，選擇【Mesh網(wǎng)格劃分自動(dòng)采用獨(dú)立分片算法【PatchIndependent4）選擇所有實(shí)體【Geometry】=6Bodies。 由于顯式動(dòng)力分析中多數(shù)為接觸問(wèn)題，因此上例中設(shè)置為顯式動(dòng)力分析環(huán)由于顯式動(dòng)力分析中多數(shù)為接觸問(wèn)題，因此上例中設(shè)置為顯