ANSYS网格重分法清单分析:深度解读

引言

网格重分法适用于边界相对运动过大的情况。

-在网格重分过程中,当单元的扭曲度或尺寸超过了指定的限制后,则程序自动进行单元和面的重分;

-在重分过程,节点数量和单元或面之间的联通性可能增加或删除;


网格重分法可用:

-三角形和四面提网格(带或不带棱柱层),适用于二维和三维计算;

-2.5D棱柱区域(拖拉出的三角单元区域)

-Cutcell


网格重分和光顺法可以同时使用

-产生更好的网格质量;

-允许使用较大的时间步。


1、有些情况仅要求在单元内部进行网格充分,而有些情况也需要在边界面进行网格充分

-活塞运动案例:同时在单元内部和表面上进行网格重分;

-存储分离:仅仅需要在单元内部进行网格重分。


可用的网格重分方法:

-局部单元法(Local cell )该方法在单元内部进行重分(2D和3D);

-区域重分(Zone remeshing )如果局部单元区域网格重分失败,则采用全部区域网格重分(2D和3D)。


局部面(Local face ):采用三角面重分变形边界(3D)

Region face (区域面):重分靠近运动边界的面(2D和3D)

2.5D :仅重分3D区域中含棱柱单元的区域(从三角形单元拉伸形成的棱柱单元)

Cutcell zone –在整个区域中重分单元和面



2、如何使用网格重分法:

-激活动网格选项;

-在网格划分方法下方选择网格重分

-点击设置

-选择网格重分方法

-观察网格比例信息

.最小(Lmin) 和最大(Lmax)长度比例

-设置长度比例和扭曲的参数

一个好的起点尺度是0.4Lmin , 1.4Lmax

关于ANSYS网格重分法分析清单的图1

关于ANSYS网格重分法分析清单的图2

关于ANSYS网格重分法分析清单的图3



3、Local Cell Remeshing(2D & 3D)

局部单元网格重分方法标记超过指定的扭曲度或尺寸标准的内部单元,然后在局部将他们进行网格重分。

-基于扭曲度的单元标记,在每个时间步都会进行检查;

-基于长度比例的单元标记,在用户指定的尺寸网格重分间隔中进行检查;

-如果新的单元减少了单元扭曲度,则网格将会被更新。

对于网格重分方法,所有的准则都用来做标记。但是不能保证重新划分的单元就能满足设置的网格质量标准。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图4



4、Local Cell Remeshing(2D & 3D)

在混合单元区域,不是三角形和不是四面体的单元将被忽略;

如果对每个区域没有指定局部准则,则在网格划分方法下方设置总体的尺寸和扭曲度参数将对所有变形区域起作用。

-默认情况下,局部长度比例被设置为0,扭曲度被设置为1

-对于局部单元网格重分,只有用户修改了其默认参数,它才会起作用。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图5


5、Local Face Remeshing(3D)

对于3D情况,局部面网格重分允许在变形的边界使用局部网格重分。

-仅基于扭曲度来标记变形边界上的面(和临近的单元)

-FSI界面上不能进行网格重分,这是因为流固耦合计算需要进行数据映射在每个变形的面区域,都需要激活局部面网格重分选项,则该功能才能使用可以使用全局和局部参数

-局部的默认值:长度比例为0,扭曲度为1

-如果局部默认设置没有修改,则将使用全局设置的值局部面网格重分,不能在多个面区域之间进行操作。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图6


6、Zone Remeshing (2D& 3D)

区域网格重分方法,作用于全部的单元区域

-重分内部单元和变形边界上的面当局部单元网格重分法激活时,则区域网格重分法也同时被激活

-用户可以使用TUI命令关闭区域网格重分法

define/dynamic-mesh/controls/remeshing-parameter/zone-remeshing

区域网格重分法将在局部单元重分失败后,创建一个可接受的网格

-如果局部单元网格重分后,单元的扭曲度超过0.98,则程序将激活区域网格重分方法

-用户可以将这个标准值修改为0.96,TUI

rpsetvar 'dynamesh/remesh/max-thread-skew0.96


7、Zone Remeshing (2D& 3D)

该方法可以在3D网格中,重新产生棱柱单元层

-自动侦测棱柱层的高度,层的分布数量等参数

-用户也可以手动定义棱柱层的设置,但是仅有一组参数来作用到所有区域中

define/dynamic-mesh/controls/remeshing-parameters/prism-layer-parameters

用户可以使用TUI命令手动的执行区域网格重分

define/dynamic-mesh/actions/remesh-cell-zone

当重分边界面时,区域网格重分使用局部尺寸准则

-使用相对局部尺寸参数来控制网格重分的面;

-不使用全局参数,仅使用局部参数。


8、Zone Remeshing (2D& 3D)

下图给出了使用和未使用的对比区域网格重分会在需要的地方自动使用

关于ANSYS网格重分法分析清单的图7

关于ANSYS网格重分法分析清单的图8



9、Region FaceRemeshing (2D & 3D)

区域面网格重分方法对于靠近运动边界上的变形边界提供了额外网格重分控制。

-基于最大和最小长度比例来标记变形边界上的面和临近的单元;

-该方法主要用于模拟活塞运动,通过控制单元长度来实现控制满足活塞运动的模拟

.同时也成功的运用于其他运动情况,例如靠近运动壁面的对称边界。

区域面网格重分方法可以在多个面之间进行重分。

例如,一半活塞模型,其中对称面满足圆柱面区域

-需要使用相关局部尺寸准则来按照计划工作

.不能使用总体参数,即使保持局部参数的默认值。

-在3D模拟中,使用区域面网格重分法使用棱柱层处理变形边界图。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图9



10、例子:对于圆柱运动的设置

.光顺,局部单元和区域面网格重分、(Smoothing,Local Cell and Region Face remeshing)

.对于圆柱边界,抑制光顺选项

-这样可以避免圆柱边界上的单元变得过度拉伸或挤压

-网格光顺仍然在单元区域中激活

.在Geometry Definition图标中定义圆柱的尺寸

-确保重分网格的节点被投影到正确的几何定义上


圆柱的表面网格是8mm

-使用0.4*8=3mm,作为最小长度比例

-使用1.4*8=11mm,作为最大长度比例

关于ANSYS网格重分法分析清单的图10

关于ANSYS网格重分法分析清单的图11



11、2.5D Remeshing

2.5D网格重分仅用于挤压,三角形网格,表面区域。

-基于扭曲度,最小和最大长度比例标记变形边界的面;

-仅在源面上激活网格重分

.对于目标面的局部设置,仅在smoothing激活时,目标面才被设置为变形;

关于ANSYS网格重分法分析清单的图12

-如果在靠近大量的变形FSI表面存在膨胀层,则该网格重分方法一般好于3D网格重分

.膨胀层(棱柱单元)不能通过2.5D网格重分方法重新创建。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图13

关于ANSYS网格重分法分析清单的图14

2.5D Remeshing



在2.5D网格重分中,在源面边缘节点是固定的。

-包括内部边缘线和边界线,但并不包括FSI边界线

下例中使用2.5D网格重分能够正常工作,非FSI边界节点是固定,但是并不会引起任何问题。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图15



下例中使用2.5D网格重分不能工作。沿着流体区域的顶部边缘不能被光滑/网格重分,因此结构运动将产生负体积。

关于ANSYS网格重分法分析清单的图16


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