Ansys Meshing全面解析:一文通览网格划分技术

Ansys Meshing概述


Ansys Meshing是Workbench的组件。

  • 支持2D、3D几何模型;
  • 支持参数化输入设置,方便后期修改
  • 高度自动化,自动记录设置过程,最小化用户输入


可以匹配不同求解器对网格的输入要求,包括CFD(Fluent、CFX和POLYFLOW)、Mechanical(Explicit dynamics、Implicit)、Eletromagnetic),并且直接集成于Ansys Workbench。


多部件网格划分

  • 模型由多个部件构成,部件与部件之间没有链接(不共享面)
  • 自动为两个重叠面建立“Contatct Region”
  • 独立划分每个部件的网格,形成非共节点交界面
  • Fluent-Grid interface;CFX-GGI;Mechanical-Contact.
  • 模型由多个部件构成,在SpaceClaim实现实体共享拓扑
  • 重叠的两个面相互合并,在两个体之间形成一个公共面
  • 形成共同节点网格,公共面作为内部面。



编组

Named Selections,将几何或者单元编组

  • 选择几何或网格特征-RMB>Named Seleciton
  • 快捷键"N" 比方说定义好流体的进出口,后面导入Fluent或CFX就会自动识别出该位置,方便进行定义。



对网格控制方法归类

  • 网格控制方法可以编组;
  • 基于类型自动编组;
  • 可以抑制、重命名、解除编组、编组嵌套;
  • 支持拖拽操作。



按照网格质量渲染模型

"display option":可以突出显示模型中网格质量差的区域。


网格剖面图

  • 网格剖面显示:显示两侧的的单元,可以在切割面上显示完整或切割的单元
  • 可以进行拖拽,也可以创建多个切割面


网格质量柱状图

  • 显示网格在不同质量范围的数量分布
  • 以不同颜色 区分网格类型
  • 可以调整坐标轴显示范围
  • 单击柱状图某一条可以在模型上显示对应的网格


网格生成方法

Tetrahedral Elements

  • patch Conforming with defeaturing: 本质上是Patch Independent,最好默认使用该方法对小特征进行抑制,但是对于重点关注的小特征使用局部尺寸进行控制。
  • 不推荐直接使用Path Independent
  • 在每个面上如果设置的网尺寸小于几何特征,该方法最稳定;
  • 如果设置的defeature size或者最小网格尺寸大于局部几何特征尺度,该特征会被忽略

Hexahedral

  • 单元数量少
  • 单元与流向保持一致
  • 划分要求:拓扑更加简单的几何,合理的几何切分
  • Sweep Meshing
  • 自动:自动识别源面,目标面,需要Mesher判定拉伸方向
  • 手动:手动选择源面或选择源面及目标面
  • 同时选择源面和目标面会加快划分速度
  • 使用边界层/膨胀层:只在源面上定义、在边上定义(2D)
  • Multizone Meshing
  • 基于ICEMCFD的Auto-Blocking方法
  • 自动分割几何
  • 生成结构化的Hex,其余区域填充非结构的Hex/Tet/Hex domain
  • 同样可以自动或手动选择源面/目标面
  • 体生成网格类型:Hexa、Hexa/prism、Prism

2D Meshing

  • 四角形占优&三角形:Patch conforming methods
  • 多区Quad/Tri
  • Patch Independent Methods
  • Associated with face mesh type:All Tri、Quad/tri、All Quad
  • Control
  • 映射网格划分:局部控制,指定边上节点分布
  • inflation
  • 在几何模型特征边上设置边界层


顺序网格划分

  • 局部网格划分
  • 仅仅清除局部实体上的网格
  • 在局部实体上生成网格
  • 其余实体网格保持与新划分网格的连接
  • 网格划分顺序影响网格最终结果
  • 记录网格划分顺序
  • 生成表格:按照顺序记录网格划分操作
  • 自动对每一个划分网格后的实体生成NS


全局尺寸控制

  • 包括尺寸函数、边界层、光顺、特征忽略、参数化输入
  • Minimal inputs
  • 基于几何特征尺度自动计算全局网格尺寸
  • 基于求解器偏好自动选择默认值
  • 使用尺寸函数捕捉高曲率和临近特征




默认设置

  • 求解器(6种):Mechannical、Nonlinear Mechanical、Electromagnetic、CFD、Explicit and Hydrodynamics
  • CFD求解器(3种):Fluent、CFX、Polyflow
  • 自动调整网格设置



尺寸函数

  • 控制网格节点在不同区域的分布
  • 4个选项:Proximity and Curvature、Curvature、Proximity、Uniform
  • 当曲率、临近和自适应尺寸都关闭时可以选择Uniform Size尺寸函数
  • 不推荐使用自使用尺寸
  • 最好只设置增长比和曲率法向角



最大最小尺寸

(只有当尺寸函数不是自适应尺寸时才有效)

  • Min Size最小尺寸
  • 最小体网格尺寸
  • 最终生成的局部尺寸可能小于该尺寸(边上网格加密)
  • Element Size最大面网格尺寸
  • Max Size体网格最大尺寸 Min Size < Max Face Size ≤ Max Size



增长比


只能控制面以及体网格内部


过渡

  • 两种过渡水平-快、慢



边界层

  • 用于划分边界层
  • 控制层数、增长比


特征忽略

  • 使用Pinch或/和Automatic Mesh Based Defeaturing溢出符合容差设定的小几何特征改善网格质量
  • 小于特征忽略容差的特征会被自动忽略(AMBD打开)
  • 特征忽略容差可以设置为:全局最小网格尺寸的1/2




局部尺寸控制

  • 一次只能设定一种几何类型(边,面,体,节点)
  • Sizing
  • BOI:Body of influence
  • 使用Lines、surfaces和Solid bodies加密局部区域网格
  • BOI的实体本身不会画出网格
  • 需要实现在CAD中预先创建BOI的实体
  • Match Control
  • 定义周期性关系
  • 周期面拓扑保持一致
  • 一次只能施加一对周期面
  • Pinch
  • Patch Conforming Tetrahedrons
  • Thin Solid Sweeps
  • Hex Dominant meshing
  • Quad Dominant Surface Meshing
  • Triangles Surface meshing
  • 在网格层级移除小特征(边以及狭窄区域)
  • 推荐先使用局部特征忽略
  • 支持的方法:
  • Contact Match
  • 网格层级进行拓扑连接(只适用于Tet Mesh)
  • 分部件划分网格
  • 适用Match controls连接网格
  • 创建Named Selection检查连接网格
  • 随后可以进行节点合并。



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