ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结) word文档格式.docx

1、结构网格的四面体单元通常是二阶的（单元边上包含中节点）；（2） CFD 网格：细化网格来捕捉关心的梯度，例如速度、压力、温度等；由于是流体分析，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，流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。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）一般而言，针对不同分析类型有不同的网格划分要求：结构分析：使用高阶单元划分较为粗糙的网格；CFD：好的，平滑过渡的网格，边界层转化（不同 CFD 求解器也有不同的要求）；显示动力学分析：需要均匀尺寸的网

2、格；物理选项实体单元默认中结点关联中心缺省值平滑度过渡MechanicalKeptCoarseMediumFastCFDDroppedSlowElectromagneticExplicitFine注：上面的几项分别对应Advanced 中的 Element Midside Nodes，以及Sizeing 中的Relevance Center，Smoothing，Transition。网格划分的目的是对 CFD （流体） 和 FEM （结构） 模型实现离散化，把求解域分解成可得到精确解的适当数量的单元。用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。细密的网格可以使结果更精确，但是会增加 CPU

3、计算时间和需要更大的存储空间，特别是有些不必要的细节会大大增加分析需求。而有些地方，如复杂应力梯度区域，这些区域需要高密度的网格，如下图所示。一般而言，我们需要特别留意几何体中物理量变化特别大的区域，这些地方的网格需要划分得细密一 些！在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变的密度（例如，当网格细化后解没有什么改变），收敛控制可以达到这样的目的。注意：细化网格不能弥补模型不准确的假设和输入引起的错误。网格划分的好坏对后面的求解有十分重要的影响，上图例子列举了一个集流管固体铸件中不收敛的热场。很明显劣质单元区域的分析不可能得到切合实际的数据场。下面是几种典型网格的形状示意图，

4、其中“四面体网格”和“六面体网格”是主要类型：（1） 四面体网格：可以快速地、自动地生成，并适合于复杂几何。如选用网格划分方法中的Automatic，对于一般几何体外形不那么规整，难以被 Sweep，因此很难生成六面体网格，这时选用 Automatic 方法能快速生成四面体网格；有等向细化特点，如为捕捉一个方向的梯度，网格将在所有的三个方向细化，这会导致网格数量迅速上升；边界层有助于面法向网格的细化，但 2-D 中仍是等向的（表面网格）。（2） 六面体网格：大多 CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解。如流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。

5、对任意几何体，由于其外形通常不是很规整，难以被 Sweep，因此要想得到高质高效的六面体网格，需要许多步骤。如在 ICEM CFD 中划分六面体网格就比较费时，需要对几何体进行切割，如下图所示：但对许多简单几何，用 Sweep 方法是生成六面体网格的一种简单方式， 具体可以选用的划分方法是 Sweep 和 Multizone。注意点 1：多体部件“接触面”的网格匹配的问题：在 Ansys 中，有时候往往需要分析比较复杂的装配体，在 Design Modeler 中可以将某些零件先组成一个多体部件（Multi-Body Part，实体-Body， 部件-Part），即一个 Part 下面含有多个

6、 Body，一旦形成多体部件后，之前相互独立的这些 Bodies 在后面的设计仿真中就能拓扑共享，在 Mesh 中就表现为它们接触面上的网格是相互匹配的，不像它们相互独立时划分网格是相互间没有任何关联。这个功能是 DM 的亮点，区别于其他 CAD 画图软件。但我们一般画图是在其他 CAD 软件中完成，不再 DM 中。那如果是在Solidworks 中先画了一个单一几何体，如下图中的一个 T 型部件（命名为 T 台），然后将其用“分割”命令划分成两部分，之后导入 Workbench 中，在Design Modeler 中我们看到其被组成了一个多体部件，1Parts，2Bodies：在 Mesh

7、中我们知道，对于一个多体部件其划分网格时有如下特点：每一个实体-Body，都独立划分网格，但在实体间的关联仍旧被保留；实体间结点能够共享，意味着两个实体间的接触区网格是连续的。其网格效果就将这些不同的 Bodies 用布尔操作变成一个 Body 后划分网格一样，但实际上它们是无接触的，即没有成为单个 Body，不同 Bodies 间仍旧相互独 立；一个多体部件体可以由不同的材料组成；但是我们实际上将上图所示的部件直接导入 Mesh 中划分网格之后的结果如下图所示：发现两部分实体之间的网格并不连续，这也就是说实际上它们并没有形成一个多体部件，而是两个实体（Body）都各自单独地划分网格，它们在接

8、触处的结点位置也不一样，不共享。 为什么？我们需要在 DM 中将该几何体重新组成一次多体部件，如下图所示，在DM 中先将几何体 Explode Part，每个 Body 都独立，变成 2Parts，2Bodies：然后再一次 From New Part，重新变成一个多体部件，1Pat，2Bodies：之后再在 Mesh 中划分网格，会发现两个 Bodies 间的网格匹配了：造成这个的原因可能使 Solidworks 中的多体部件和 DM 中的多体部件不匹配，必须要在 DM 中重新进行一次多体部件的组成操作！如果是在 DM 中直接画几何体，不会出现该问题。那要是我在 SW 中画的是一个装配体，不

9、像上面例子是先画一个单体，然后再“分割”，这会怎么样？如下图所示，是将一个 SW 中画好的装配体直接导入 DM 中后的结果，我们能发现其 10 个 Bodies 之间都是相互独立的，并没组成多体部件（10Parts， 10Bodies）：我们将该装配体直接划分网格，由于每一个 Bodies 都是独立的，因此这些不同 Bodies 之间的网格也没有匹配：现在在 DM 中将其组成一个多体部件（1Part，10Bodies）：组成多体部件后我们选取了其中 top-cover，down-base，bolt-1 几三个零部件画网格，结果如下图所示：发现它们之间的网格都匹配，不再是单独划分网格了。注意点

10、2：多体部件采用不同的网格划分方法注意点 1 中讲了多体部件接触面之间的网格划分，上面是针对一个多体部件全局网格划分的情况，那要是我一个多体部件不同 Bodies 想采用不同的网格划分方法，该怎么处理？Workbench Mesh 网格划分应用程序可运用“分割”的思想，即几何体的各个部件可以使用不同的网格划分方法（如 Sweep，Multizone 等）。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一致。那多体部件的网格该怎么操作才能使每一个 Solid（在 DM 中对应Body）都有不同的网格划分方法？看下面三通管的例子：既然要选择不同的网格划分方法，Mesh-Insert-

11、Method-选取某一小零件， 如下图中我们选择的小零件为 Solid3，其颜色已变成蓝色：这时我们点击工具栏最上方的 Generate Mesh：但却发现虽然上面我们只是选择了 Solid3 这一小部件，但划出来的结果却是把其他的零件也一起划分了网格，即相当于整个装配体一起划分了，如下图所示：这时候可以注意到一点，Solid1Fluid 这 5 个部件前面都变成了绿色小勾上加一横线，这说明这 5 个部件都已经完成了网格划分，其所用的方法就是之前为 Solid3 设定的 Automatic Method。那怎么样才能避免这种状况？关键在于我们在选择了 Solid3 之后，不要去点击工具栏最上方

12、的 GenerateMesh，那个按钮是针对全局网格划分的，我们只需要在 Solid3 右键-Generate Mesh 即可，这时划分的网格就是针对 Solid3：Solid3 网格划分得到的结果：这时我们发现，只有 Solid3 前面绿色勾加了一横，其余都正常，这说明只有 Solid3 被划分了网格。注意，这时 Mesh 旁边有一个黄色闪电标记，此时如果点击工具栏上的 Generate Mesh 或者是在 Mesh 上右键-Generate Mesh，则剩余的 4 个部件都会以 Automatic Method 方法被生成网格：其实不用管这个黄色标记，等我们给这 5 个部件分别划分好网格之

13、后其自动回消失。如下图是我们给 Solid14 按照上面的方法单独划分了网格，这时还剩下 Fluid 没有划分，此时黄色标记还存在：等到 Fluid 也划分好之后，黄色标记自动消失，而且部件前面的绿色小勾也都加上了一横：如果我们在划分网格时有时需要给几个部件一起划分，如下图中一次选中了 Solid1Solid3 三个部件：这时我们一定要在上面同时选中 Solid13，再右键-Generate Mesh，如果只是选取了它们中的一个，则划分出来的网格只是对应那个部件的：三个部件一齐划分网格：除了上面讲的方法，特征抑制也可以用来单独划分网格：对其他部件进行特征抑制 Suppress。如下图所示：我们将其他暂时不用划分网格的部件进行抑制，在需要划分网格的部件上面右键-Suppress All Othere Bodies，然后右侧只剩余需要的零部件。这时再Mesh-Insert-Method-选取零件，我们用 Hex-Dominant 划分网格。划分完之后再解除抑制，可得到整个装配体只有刚才部件划分了网格：需要对第二个部件进行单独网格划分时，找到对应的部件也一样执行，划分完之后解除抑制，然后得到如下所示结果。可知只有选中的两个部件被划分了网格：