Ansys Meshing学习总结

1©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidential15.0ReleaseMeshing软件阶段学习总结安世亚太科技有限公司上海分公司张铭硕2©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialANSYSMeshing的学习总结ANSYSMeshingisacomponentofANSYSWorkbench•Meshingplatform•CombinesandbuildsonstrengthsofpreprocessingofferingsfromANSYS:–ICEMCFD,TGRID(FluentMeshing),CFX-Mesh,GambitAbletoadaptandcreateMeshesfordifferentPhysicsandSolvers•CFD:Fluent、CFX、POLYFLOW•Mechanical:Explicitdynamics、Implicit•ElectromagneticIntegratesdirectlywithotherWBsystems3©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidential4©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialHexa（六面体）:集中在同一方向上-角度不变化Tetra:集中在同一方向上-角度变化Prism:集中在同一方向上-角度不变化边界层网格-Prism/Tetra混合网格-近壁面采用Prism网格，体网格采用-好的边界层网格可以减少CPU的运行时间网格的特点设置时间计算成本数值耗散5©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialTetrahedronsMethods（四面体）：PatchConforming（协调分片）•自下而上的划分方法，采用ICEM算法：EdgesFacesvolume•可在所有的面和边界生成网格•可对CAD几何模型进行网格划分•可用于dirtygeometry的修复•可以进行全局和局部网格的定义•对进行近壁面网格（inflation）的设置PatchIndependent（独立分片）•自上而下的划分方法，采用TGrid算法：volumeFacesEdges•Faces|、Edges、Vertices的网格节点可不对齐（notconformed）•可进行容差和命名部分（NamedSection）、载荷（Load）和其他对象的控制•可进行网格尺寸（sizing）的控制，支持inflation的设置Meshing网格划分方法6©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialPatchConforming与Independent方法的区别CleanCAD,AccuratesurfacemeshDirtyGeometry,defeaturedsurfacemesh7©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialControl（网格尺寸的控制）定义物理属性（Mechanical、CFD、Electromagnetic、Explicit分析）求解器的选择，对于CFD可选Fluent、CFX、Polyflow网格尺寸的定义网格质量求解器选择Fluent时，四面体的划分只能采用Independent的方法8©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialUseAdvancedSizeFunction用于在曲率较大（Curvature）及Surface靠近（Proximity）的区域进行网格的细化：OffOn：ProximityandCurvature同时使用On：Curvature作用于曲率较大的区域On：Proximity作用于Surface靠近的地方On：Fixed固定尺寸当采用CutcellMeshing划分选择Proximity、ProximityandCurvature|时，可以进行对象的选取（FacesandEdges、Faces、Edges）UseAdvancedSizeFunction功能的使用9©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialASF:Off•整体采用全局尺寸划分•Edges采用curvature和2Dproximity的方式进行划分•生成相应的面和体网格•可通过Transition选项进行过渡ASF:Proximity•用于控制彼此靠近面间的网格分辨率•在狭窄的区域能够给定网格数，生成更好的网格•可通过GrowthRate定义网格间的过渡ASF:Curvature•根据弯曲角度进行Edge和Face网格尺寸的定义•生成质量更优的面网格•可通过GrowthRate定义网格间的过渡不同ASF方法的区别10©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialSizing其他选项的定义Relevancecenter（关联中心）-Coarse、Medium、Fine，可改善全局网格质量IntialSizeSeed（网格的初始化）-ActiveAssembly（基于控制激活装配体）、FullAssembly（基于所有装配体），控制部件的初始网格数Smoothing（光顺）-Low、Medium、High，定义网格的光顺程度Transition（过渡）-Slow、Fast，定义网格的过渡形式SpanAngleCenter-用于定义跨角，针对有孔结构，推荐Coarse:91°to60°、Medium:75°to24°、Fine:36°to12°可定义网格的相关尺寸，用于控制网格质量引申：RelevanceCenter和IntialSizeSeed具体指什么？11©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialElementsize可用于全局网格的定义–适用于所有Edges、Faces和Bodies缺省值为Relevance和InitialSizeSeed定义的数值–用户可指定相应的尺寸只有当ASF选择Off时Elementsize选项ElementSize的定义12©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialInflation（膨胀）选项的定义用于相邻边界层网格的生成可捕捉壁面处的网格解决CFD中的边界层问题解决电磁学分析中的空气间隙问题解决结构中的应力集中问题可由Surfacemesh过渡到Volume(3D)，或可由Edge过渡到Face(2D)可控制GrowthRateUseAutomaticInflation-None、ProgramControl、AllFacesinChosenNamedSection（此时激活NamedSection选项）InflationOption-TotalThickness、FirstLayerThickness、SmoothTransition、FirstAspectRatio、LastAspectRation13©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialSmoothTransition-在相邻的网格层之间保持光滑的体网格过渡，总厚度依赖于基准面网格尺寸的变化FirstLayerThickness-网格单元高度不变TotalThickness-指定总高度FirstAspectRatio-通过定义aspectratio控制膨胀层的高度LastAspectRatio-指定第一层的高度、最大层高度和Aspectratio进行控制14©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialInflation（膨胀）的算法PostPrePatchindependent网格（includingAssembly）使用Post•四面体网格先进行增长•Inflation选项改变，四面体网格不受影响•面网格先进行增长•用于PatchConforming四面体的划分15©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialNone–不需要检测LayerCompression(DefaultforFluent)–压缩膨胀层，维持固定的层数StairStepping(DefaultforCFX)–减少边界层数当采用Cutcell网格时，LayerCompression和StairSteeping算法的使用依赖于几何的复杂性通过Pyramids和Tets网格来填充stairstepCollisionAvoidance:用于检测相互靠近区域（Proximity），调整网格膨胀层（Inflation）16©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialDefeaturing选项通过容差来移除一些小的几何特征，可采用Pinch或AutomaticMeshBasedDefeaturing的方式来改善网格质量ANSYSMeshing可默认或手动Pinch的值AutomaticMeshBased选择On时，小于等于容差值的特征会被自动移除Statistics选项网格质量标准选项通过列表进行选择查看网格质量图表17©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidential衡量网格的质量标准（不同的物理问题和求解可能需要不同的网格质量），包括：ElementQualityAspectRatioJacobeanRationWarpingFactorParallelDeviationMaximumCornerAngleSkewnessOrthogonalQuality网格质量标准对于Multi-BodyParts，可以在树形大纲中可单独选择获取相应的网格质量情况18©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialMeshQuality（网格质量）的影响好的网格质量：网格质量标准应在合理的范围内：正交性质量网格对所研究的实际问题有效边界条件网格独立性可以捕捉一些重要的几何细节网格质量差可能导致：收敛困难伪物理现象求解发散求解前需要：检查网格质量，根据需要改善网格质量考虑湍流模型的选择和求解器的设置执行网格参数学习，网格自适应19©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidential六面体网格：可以减少网格数量Reduced-减少计算时间网格在流动方向上对齐的更好-降低数值算法引起的错误的发生初始化：Cleangeometry可能需对几何进行分解包括两种方法：SweepMeshingMultizoneHexaMesh（六面体）的介绍20©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialSweepMeshing（扫略网格）扫略产生六面体/棱柱形网格需设置sourcesurfaces（源面）、SweepDirection（扫略方向）、Targetface（目标面）Body需具有拓扑结构相同的源面和目标面侧面（Sidefaces）必须是可映射的必须指定扫略路径只可指定一个源面和目标面Thin扫略算法允许有多个源面和目标面21©2013ANSYS,Inc.March10,2020ANSYSConfidentialAutomatic-自动生成Manualsource-手动设置源Manualsourceandtarget-手动设置源和目标平面AutomaticThin-自动设置thinManualThin-手动设置thinSrc/TrgSec