ANSYS网格质量检查.ppt

Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Appendix A:Mesh Quality,Click to edit Master title style,A-,*,Training Manual,Appendix B:CFX-Mesh,B-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Training Manual,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,A-,*,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,WS B.1:Aircraft Engine-Airframe,Click to edit Master title style,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Training Manual,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,WS B.2:Static Mixer:Basic Settings,Mesh Controls and Inflation,Click to edit Master title style,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Training Manual,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,WS B.3:Extruded Mesh,Click to edit Master title style,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Training Manual,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,WS B.4:Virtual Topology for Geometry and Mesh,Click to edit Master title style,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Training Manual,A-,*,ANSYS,Inc.Proprietary,2009 ANSYS,Inc.All rights reserved.,February 23,2009,Inventory#002645,Text line 1-Arial 20 pt.,Second line indent,Arial 18 pt.,Third level Arial 16 pt.,Fourth level Arial 14 pt.,Fifth level Arial 12 pt.,Click to edit Master title style,ANSYS网格质量检查,概述,网格质量度量,Skewness,可接受比,最差单元,FLUENT,求解器的网格质量考虑,一般考虑,求解中网格质量的影响,CFX,求解器的网格质量考虑,网格质量影响因子,CAD,问题,网格分解和分布,划分方法,膨胀,改进网格质量策略,CAD,清除,虚拟拓扑,收缩控制,理性网格尺寸和膨胀设置,一般推荐,作业,A.1,汽车集流管的虚拟拓扑,作业,A.2 FLUENT,和,CFX,网格质量度量,ANSYS,网格划分的网格度量,Mesh,选项中可得到,Mesh Metric,，可对其进行设置和查看来评估网格质量,不同物理环境和不同求解器对网格质量有不同的要求,ANSYS,网格划分中可得到的网格度量有,:,单元质量,纵横比,雅可比,扭曲因子,平行误差,最大拐角,偏斜,偏斜,两种方法定义偏斜,:,基于等边形的体的误差,:,偏斜,=,只用于三角形和四面体,三角形和四面体的默认方法,基于规一化的角误差,:,偏斜,=,其中 是等角的面,/,单元,(,对三角形和四面体为,60,对四边形和六面体为,90),适用于所有的面和单元形状,使用于棱柱和棱锥,最优,(,等边的,),单元,实际单元,球,网格质量度量,0 1,完美的 最坏的,纵横比,=1,高纵横比四边形,纵横比,=1,高纵横比三角形,网格质量度量,纵横比,一般三角形和四边形的形貌是最长比与最短边比的函数,(,详细见,User Guide),对等边三角形或正方形等于,1(,理想的,),ANSYS,网格质量统计,对表面网格,(,在预览表面网格生成后,),和体网格,(,在预览膨胀层或网格生成后,),已选择的网格度量，将显示,min,max,averaged,和,standard deviation,在树状略图的,Mesh,对象,下，,使用,Show Worst Elements,可突出显示最坏单元,FLUENT,网格质量考虑事项,FLUENT,需要高质量的网格来避免数值发散,涉及几个网格质量度量,但,skewness,是主要的度量,纵横比和胞格尺寸也很重要,最坏情况并取决使用的求解器,(,基于密度或基于压力,),，,FLUENT,可容忍差的网格质量，而一些程序可能需要更高的网格质量，分辨和好的网格分布,差质量单元的位置有助于确定它们的影响,Statistics,中将得到一些总体的网格质量度量,其它网格质量度量,FLUENT,用户图形界面菜单中,Mesh/Info/Quality,下得到,或使用,TUI,命令,mesh/quality,FLUENT,网格质量要求,对,Fluent,最重要的网格质量度量是,:,Skewness,Aspect Ratio,Cell Size Change(ANSYS,网格不能执行,),对所有或大多数程序,:,Skewness:,对六面体,三角形和四边形,应小于,0.8,对四面体,:,应小于,0.9,Aspect Ratio:,应小于,40,但取决于流体特性,膨胀层可容忍大于,50,Cell Size Change:,应在,1,与,2,之间,差网格质量可能导致不精确求解和缓慢收敛,一些程序可能要求比建议值更低的偏斜值,Skewness,和,Fluent,求解器,不推荐高,skewness,值,一般保持体网格最大,skewness,值,1/3,想要的,正交角,=,90-acos,(,ns,),20,想要的,这不同于,CFD,后处理中,Max/Min,面角,?YES!,对应于边之间角的面角,如果一单元在两个方向偏斜，可有一个可接受面角和一不可接受正交角,CFX,网格正交性,CFX,网格扩展因子,扩展因子度量相对控制体质心的差节点位置,网格扩展因子,节点周围的最大单元体积和最小单元体积的比,20,是想要的,在,CFD,后处理中，网格扩展因子本质上和单元体积比是同样的,CFX,网格纵横比,纵横比度量控制体的伸长,纵横比,=,节点周围每个单元最大和最小,ip-areas,的比的最大值,0.98),退化单元,(,偏斜,1),高纵横比单元,负体积,单元质量改进,:,改进表面网格质量,移动网格节点,CAD,修整几何问题如尖角,小边,合并面和,/,或分解几何,DM,中,Clean-up,工具简化几何和它们的实体,ANSYS Meshing,程序中不同方法，全局和局部尺寸和参数,ANSYS Meshing,程序中收缩控制消除小特征,ANSYS Meshing,程序中虚拟拓扑以简化几何,改进网格质量策略,混杂的,如果模型包含多个部件或体，需在,Outline,中,Geometry,对象下加亮它们来显示网格度量信息,影响体,(BOI),技术也可用来控制网格质量和适当局部分解,包括直方图的更多高级网格度量可通过,FEM,中,FE Modeler Mesh Metrics,展示,也可在,CFD,后处理中查看不同网格质量度量,汽车集流管的虚拟拓扑,作业,A.1,目标,这个作业使用作业,5.2,的集流管几何,.,这个几何包含很多有问题的小面和尖角。作业,5.2,中,Patch Independent,方法被用来生成了一个高质量网格，而不用修改几何。这个作业中将使用虚拟拓扑移除问题几何，然后使用默认的,Patch Conforming,网格划分方法。,开始项目,启动,ANSYS 12.0 Workbench,点击左边工具箱中,Component Systems,双击,Mesh,选项将其添加到项目示图区,在,Project Schematic,中右击,Geometry,并选择,Import Geometry Browse,.,选择,Auto-Manifold.agdb,文件,命名选项,接下来,确定,Named Selections,被引入Meshing:,右击,cell A2,然后选择,Properties,确保,Named Selections,是选中的,并且,Named Selection Key,是空白的,关闭,Properties,窗口,编辑网格,编辑网格,(cell A3),打开网格划分窗口,抑制流体区域，对固体划分网格,:,选择工具栏的,Body selection,图标,选择内部流体区域,以致其绿色加亮显示,然后右击并选择,Suppress Body,网格设置,选择,Outline,中,Mesh,在,Details,中设置,Physics Preference,为,CFD,这里假设固体中热传递用,CFD,求解器求解,展开,Sizing,选项，设置,:,Span Angle Center=Medium,Min Size=1.0 mm,Max Face Size=10.0 mm,Max Tet Size=10.0 mm,右击,Outline,中,Mesh,并选择,Preview Surface Mesh,由于体是不可扫掠的,将应用默认的,Patch Conforming,方法,检查网格,Patch Conforming,方法划分每个单独表面。在这个几何中将使某些面产生差的网格质量。检查表面网格并注意差网格质量区域。通过在,Geometry,和,Mesh,间切换，使差网格质量区域和下表面几何相联系。这里显示了几个例子,:,添加虚拟拓扑,虚拟拓扑允许合并相邻面，移除不想要的表面几何特征，并生成更高质量网格。,右击,Model(A3),并选择,select,Insert Virtual Topology,Virtual Topology,项添加到了,Outline,中,Details,中注意,Behaviour,设为,Low,右击,Virtual,Topology,并选择,Generate Virtual Cells,自动使用,“,Low”,合并策略创建虚拟单元。,“,Medium”,和“,High”,策略可能导致更多面合并成虚拟单元,虚拟拓扑,当选择了,Virtual Topology,，指示器会显示所有已创建的虚拟单元。,检查新的表面几何，注意到大多问题面已被合并为一个,cleaner,表面几何,Details,中将,Behaviour,改为,Medium,右击,Virtual,Topology,并选择,Generate Virtual Cells,注意更多的面合并到虚拟单元,尝试使用,Behaviour,的,High,选项生成虚拟单元,如右边所示，这个选项不能作用于这个几何,切换回,Medium,选项，重新生成虚拟单元,检查改进网格,重新生成表面网格，并检查前面出现差质量网格的区域,应该发现表面得到很大地改进,仍然有些区域的网格需要改进,.,下面箭头标示的是其中一个区域,.,如果放大并检查几何，会发现表面的边上有个缺陷,手动添加虚拟单元,可手动添加虚拟单元进一步改进网格,拾取工具栏的,Face selection,图标,视图方向大约如下所示,(,注意,X-Y,轴,),从,Outline,中选择,Virtual Topology,选择如下,4,个面,然后右击并选择,Insert Virtual Cell,1,2,4,3,检查改进网格,重新生成网格，再次检查前面出现差质量网格的区域。,看到改进的表面网格,如有必要继续添加,Virtual Cells,在某些情况，自动添加可能会合并一些并不想合并的面。可选择,Virtual Topology,项下的,Virtual Face并右击,delete,来删除个别虚拟单元,.,右击,Mesh,并选择,Generate Mesh,生成最终固体网格,察看流体,下一步是创建流体区域的网格,在,Outline,中展开,Geometry Part,section,右击第一个固体并选择,Hide Body,来隐藏固体区域,右击被抑制的,(,第二个,),固体并选择,Unsuppress Body,对第二个选择固体,在,Details,视窗展开,Graphical Properties,section,并设置,Transparency,为,1,添加膨胀,从,Outline,选择,Virtual Topology,流体区域的虚拟单元早已建立,检查自动虚拟单元看是否合理,模型中应该没有小面残留,下一步是对流体壁添加膨胀,右击,Mesh,并选择,Insert Inflation,在,Geometry,栏需选择对应流体区域的固体，然后点击,Apply,一旦已选择了固体，在,Boundary,栏点击,No Selection,，,出现,Apply/Cancel,按钮,创建流体网格,现在选择模型的非入口或出口的一个面,从工具栏选择,Extend to Limits,t:,选择所有流体壁,点击,Boundary,栏的,Apply,右击,Mesh,并选择,Generate Mesh,生成最终网格,检查网格质量,展开,Statistics,项并设置,Mesh Metric,为,Skewness.,注意最大偏斜在,FLUENT,求解器可接受范围内,.,如果生成了无虚拟拓扑的网格,最大偏斜将相,当高。,无虚拟单元,流体区域网格,无虚拟拓扑,虚拟拓扑,FLUENT,和,CFX,网格质量度量,作业,A.2,目标,这个作业将示范如何应用,ANSYS,网格划分程序对一内部流动场生成,in is CFD,网格,几何表示的是航空航天气阀部分,已分解为,3,个体,目标是生成包含六面体，棱锥，棱柱和收缩控制四面体单元的共形混合,CFD,网格，并对,Fluent,和,CFX,求解器参数选择检查网格质量,创建网格划分系统,从开始菜单启动,ANSYS Workbench,点击左边工具箱的,Component Systems,双击,Mesh,选项,右击,(RMB)Geometry,按钮并选择,Import Geometry(,一旦输入了几何文件，问号标记消失,),从指南文件夹输入,Aero-Valve.agdb,文件,双击项目示图区的,Mesh,按钮，启动网格划分程序,输入几何,几何,初始几何是一个固体部件，流体区域在,DesignModeler(DM),中被分离出。,DM,中执行的其他操作：,定义气阀位置参数,关闭出口端,创建多体部件，并命名,“,Fluid”,，材料为“,Fluid”,重命名个别体，,Named Selection,用来定义Inlet,和,Outlet,尖角处倒圆角以改进网格质量,在网格划分选项面板，选择以下选项,:,Physics Preference,CFD,Mesh Method,Automatic,完成选项后点击,OK,单位设为,mm,网格划分选项,设置全局网格控制参数,:,点击,Mesh,来改变设置,校正,Defaults,Physics Preference,CFD,Solver Preference,Fluent,或,CFX,最初使用,Fluent is used initially,但,CFX,设置的结果也会呈现,设置,Sizing,参数,设置,Use Advanced Size Function,On:Curvature,设置,Curvature Normal Angle,为,15,设置,Min Size,为,0.20 mm,保留其它默认设置,全局网格参数,设置,Inflation,参数,点击,Use Automatic Tet Inflation,下拉列表并选择,Program Controlled,保留其它默认值,Maximum Layers,设为,4,激活,View Advanced Options,设置,Pinch,控制,设置,Pinch Tolerance,=0.15 mm,激活,Generate on Refresh,Mesh Metrics,设为,Skewness,(对,Fluent),膨胀和收缩参数,注意,:,Program Controlled Inflation,将对所有没指定,Name Selection,的边界添加膨胀,.,不对,Fluid-Fluid,界面添加膨胀,注意,:,Smooth Transition,使在膨胀层和四面体网格间按定义的,Growth Rate,过渡,注意,:,Layer Compression,对,Fluent,是默认的,Collision Avoidance,选项,而,Stair Stepping,对,CFX,默认,注意,:,当边长度或顶点间距离小于收缩容差的时候，软件将在划分中忽略边或去除额外的顶点,注意,:,Pinch Tolerance,应小于尺寸功能最小尺寸,建立收缩控制,:,在树状结构图中点击鼠标右键,(RMB(Tree),选择,Create Pinch Controls,创建,10,个收缩控制,(,展开,Mesh,按钮列出,pinch controls),收缩控制,查看收缩控制,查看收缩控制,Ctrl,鼠标左键,选择,Pinch controls,在视图窗口会加亮显示,对入口和出口体指定扫掠方法,:,扫掠方法,选择,Mesh,按钮,选择体,(,如下所示,),Cursor Mode,设为,Body Selection,左击,(,选择,),一可扫掠体,按住,Ctrl,键并选择第二个体,插入方法,在图形窗口点击鼠标右键,(RMB(Window),Insert-Method,出现“,Automatic Method”,表格,在,Automatic Method,表格中,从下拉菜单选择,Sweep,设置扫掠方法控制,Src/Trg Selection;,选择,Manual Source,点击,Source,选择栏,将激活面拾取,按住,Ctrl,键并拾取入口和出口面,点击,Apply,额外设置,设置,Free Face Mesh Type,;,All Quad,设置,Sweep Num Divs,;,20,设置,Sweep Bias Type,;,_ _ _ _ _,设置,Sweep Bias4,扫掠方法设置,Inlet,Outlet,扫掠体上的,2D-,膨胀,:,拾取面,;,Cursor Mode,设为,Face Selection,选择入口和出口面,(,绿色的,),RMB(,窗口,),Insert-Inflation,拾取边,Cursor Mode,设为,Edge selection,选择环绕入口和出口面的,4,条边,(,红色标记的,),点击,Apply,膨胀设置,设置,Maximum Thickness:,3.0 mm,保留所有其他选项,扫掠膨胀,模型的表面网格划分,:,右击,Mesh,并选择,Preview Surface Mesh,提供网格质量和密度的反馈,Advanced Size Function,在扫掠体中创建非常细化的网格,可通过在入口和出口上定义边间隔来减小尺寸,初始表面网格,边尺寸,扫掠体上边网格,:,插入,Edge Size,;,激活边拾取,选择环绕入口和出口面的,4,条边,右击,Insert-,Sizing,设置参数,改变,Type,Number of Divisions;20,改变,Behavior;Hard,检查膨胀层,:(,任选的,),右击,Mesh,并选择,Preview Inflation,查看网格,Statistics,网格尺寸和最大偏斜大约分别是,310000,和,0.92,准备好体网格划分,预览膨胀,.,划分模型,:,RMB(Tree),选择,Generate Mesh,再次检查,Statistics,，,单元总数和最大偏斜将大约分别是,926000,和,0.92,Fluent,设置的体网格,.,创建,Section Plane,:,点击右下角的,Z-,轴给模型定向,点击,Selection Plane,图标,按下并按住鼠标左键沿显示的红色箭头方向移动然后释放,Section Plane,的位置可通过移动滑块来调整,点击“,Show Whole Element,”,重新选择旋转按钮调整视图,使用截面位面查看内部网格,旋转几何查看网格,点击鼠标右键,(Tree),，并选择,Show Worst Elements,注意到其位置远离主要流场,查看最坏单元,提示,:,从,View,菜单选择,Wireframe,帮助选择单元,CFX,求解器优选项,使用,CFX,求解器优选项,(,任选的,),改变,Solver Preference:CFX,RMB(Tree),选择,Generate Mesh,对,CFX,求解器的设置，最大偏斜值很高。,检查,FEModeler,中网格质量,(,任选的,),网格划分程序,RMB(Tree),Update,关闭网格划分程序,Workbench 2,将,FE Modeler,拖放到项,目示图区中,Mesh,上部,双击,Model,FEModeler,RMB(Tree),插入,Mesh Metrics,Mesh Metrics,气阀,4,节点线性四面体,设置,Mesh Metric,类型,:,Aspect Ratio,最大纵横比小于,50,检查,FEModeler,中网格质量,.,保存项目,完成了网格,选择,File Close,来关闭,FEModeler,在,WB,面板选择,Update,在,WB,面板选择,File Save Project As,并给出项目名,选择,File Exit,退出,ANSYS Workbench,