ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结).pdf

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1、WorkbenchMesh网格划分分析步骤网格划分工具平台就是为ANSYS软件的不同物理场和求解器提供相应的网格文件，Workbench中集成了很多网格划分软件/应用程序，有ICEMCFD，TGrid，CFX，GAMBIT，ANSYSPrep/Post等。网格文件有两类：①有限元分析（FEM）的结构网格：结构动力学分析，电磁场仿真，显示动力学分析（AUTODYN，ANSYSLSDYNA）；②计算流体力学（CFD分析）分析的网格：用于ANSYSCFX，ANSYSFLUENT，Polyflow；这两类网格的具体要求如下：（1

2、）结构网格：①细化网格来捕捉关心部位的梯度，例如温度、应变能、应力能、位移等；②大部分可划分为四面体网格，但六面体单元仍然是首选；③有些显示有限元求解器需要六面体网格；④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：①细化网格来捕捉关心的梯度，例如速度、压力、温度等；②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；③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。④CFD网格的四

3、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：①结构分析：使用高阶单元划分较为粗糙的网格；②CFD：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）；③显示动力学分析：需要均匀尺寸的网格；物理选项实体单元默关联中心缺平滑度过渡认中结点省值MechanicalKeptCoarseMediumFastCFDDroppedCoarseMediumSlowElectromagneticKeptMediumMediumFastExplicitDroppedCoarse

4、FineSlow注：上面的几项分别对应Advanced中的ElementMidsideNodes，以及Sizeing中的RelevanceCenter，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

5、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，其中“四面体网格”和“六面体网格”是主要类型：（1）四面体网格

6、：①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；②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；③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：①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

7、。②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ICEMCFD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DesignModeler中可以将某些零件先组成一个多体部件（Multi-BodyPart，实体-Body，部件-

8、Part），即一个Part下面含有多个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，