CAE工程师的网格艺术：从枯燥到创造的蜕变

一、网格划分是一种艺术再创造过程

不同领域的问题网格划分的需求，类型，尺度等都有所不同。结构类的仿真更倾向于四边形或是六面体网格，流体分析则会优先考虑多面体单元，而且需要合适的边界层单元，而对于动力学问题碰撞跌落问题，我们则更关注网格尺度的均匀性。总之，无论哪类问题，其终极目标就是把简化处理好的几何模型网格化，使得我们的求解合理准确。

Hypermesh是目前仿真领域主流的网格划分软件之一，针对各类仿真问题和模型都能绘制优质的计算网格。其实分析的问题千千万，模型结构也是千千万，因此我们得到的网格也是各种各样。对于接触过或者见识过众多的网格划分需求和结果的老用户，最大的感慨是网格划分的过程如同艺术的再创作，结果是极美的！

抛开软件，我们先来看一些充满美感的网格化模型。

可以看到这些网格模型极具视觉冲击感，充满几何美对称美规则美，尤其是强迫症患者的福音。对于我们工程师而言，把握前面提到的划分基本原则是最基本的要求，但是在可能的情况下，把网格划分作为一种艺术再创造的过程则是我们对自身的另一个层次的要求，它看似枯燥无味，但最后一刻却充满美感和成就感。

眼见为实，接下来，笔者用Hypermesh画个“球”啊！

二、用Hypermesh画个“球”啊！

其实关于球体网格的划分教程有很多，因为在很多场合其实都会遇到类似结构的网格划分需求，最常见的就是轴承类模型。

球类结构看似简单，但也包含着很丰富的网格划分技术思路和方法，笔者和大家简单分享分享，尤其是对于一些初学人员会有很大的帮助。球类结构的网格划分可以根据不同的计算要求来处理，不同处理要求对网格划分的技术难度和要求也不一样，我们从简单的说起。

1、四面体/金字塔单元（Tetra/Pyramid）

很明显这个模型拓扑简单很规则，可以直接利用hm划分四面体单元。具体通过面板中的3d-->tetramesh-->volume tetra进行网格划分即可。

图-四面体网格划分结果

当然也可以先对球体结构的表面网格进行控制，然后绘制实体单元，比如用金字塔单元进行网格划分，采用tetra mesh实现。先通过表面的二维四边形单元进行约束，然后在内部生成三维单元（最终单元：金字塔+四面体）。

图-混合实体单元划分结果

2、六面体单元（Hex）

对于有强迫症或属处女座的朋友，或许非得划分一个优质的六面体实体单元。在hm中对球体绘制六面体实体单元流程上比前面提到的过程更为复杂，下面进行详细的介绍。

① 模型对称，因此切其1/8作为处理对象，完成之后镜像即可，提高效率。

② 模型切割，在中间区域获取一个正方体。切割可以通过手动的形式（solid edit-->trim with lines-->drag a cut line），或者通过trim with nodes以节点切割等等，很多方法。这里对其中的节点生成进行简单的说明，你完全可以自由的进行节点布置，但是为了获得比较规整的模型，加上球体本身比较规则所以可以通过几何关系也布置规则的节点。通常可以如下图所示在各顶点的中点布置节点，然后基于简单的几何关系就能够推算出共面、中间实体为正方体等结论，然后基于这个来进行六面体网格划分将更加规整。

3、完成切割之后基本上就完成网格划分的主要工作。

对切分之后的非中间正方体的实体进行布尔求和或者merge合并即可，我们分别对内外两部分进行实体划分。如果此时网格划分提示有存在与硬点不匹配的情形，可以对中间的正方形继续F4，创建节点的中间临时节点切分出更小的正方形划分，其它后续操作一致。

4、开始网格划分，利用3d-->solid map-->one volume分别进行网格划分，之后通过tool-->reflect将模型镜像获得整个结构的网格，完成之后如下图所示。

5、至此，我们就把整体球结构完成了网格划分。然后通过tool-->edges查找自由边，将镜像面上的节点进行合并即可。

虽然球体结构比较规则，而且模型简单，但是为了实现六面体高质量网格的绘制，还是需要用到一些较为通用的划分技术和思路，对于入门学者的朋友是一个很不错的练习科目

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