Workbench 网格划分 Chapter 5.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,4/25/2010,#,第,五章,四面体网格膨胀,5-1,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,概述,四面体网格划分算法,Patch,Conforming的膨胀选项,算法,前处理和后处理,高级选项,冲突避免,Patch,Independent,划分,损伤外貌,Proximity,y,细化,Curvature,细化,作业5.1,三通搅拌器的膨胀四面体网格,(Patch,Conforming),作业5.2,汽车多支管的流体和结构网格划分,(Patch,Independent),5-2,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,四面体网格划分算法,Patch,Conforming,默认时考虑所有的面和边,(尽管在收缩控制和虚拟拓扑时会改变且默认损伤外貌,基于最小尺寸限制),适度简化CAD,(如.,native,CAD,Parasolid,ACIS,等.),在多体部件中可能结合使用扫掠方法生成共形的混合四面体/棱柱和六面体网格,有高级尺寸功能,表面网格体网格,Patch,Independent,对,CAD,有长边的面,许多面的修补,短边等有用.,内置,defeaturing/simplification,基于网格技术,基于,ICEM,CFD,四面体/棱柱,Octree,方法,体网格,表面网格,5-3,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Patch,Conforming,四面体膨胀,基本设置包括膨胀选项，前处理和后处理膨胀算法,5-4,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,膨胀选项,平滑过渡,平滑过渡,(默认),使用局部四面体单元尺寸计算每个局部的初始高度和总高度以达到平滑的体积变,化比。,每个膨胀的三角形都有一个关于面积计算的初始高度，在节点处平均。这,意味着对一均匀网格，初始高度大致相同，而对变化网格初始高度也是不同的。,过渡比,膨胀层最后单元层和四面体区域第一单元层间的体尺寸改变,当求解器设置为,CFX,时,默认的,Transition,Ratio,是,0.77,.,对其它物理选项,包括,Solver,Preference,设置为,Fluent,的,CFD,默认值是,0.272,.,因为,Fluent,求解器是单元为中心的，其网格单元等于求解器单元,而,CFX,求解器是顶点,为中心的,，求解器单元是双重节点网格构造的，因此会发生不同的处理,5-5,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,膨胀选项,厚度选项,总厚度,创建常膨胀层,，,用,Number,of,Layers,的值和,Growth,Rate,控制以获得,Maximum,Thickness,值控制的总厚度。不同于,Smooth,Transition,选项的膨胀，,Total,Thickness,选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量.,第一层厚度,创建常膨胀层，用,First,Layer,Height,Maximum,Layers,和,Growth,Rate,控制,生成膨胀网格。不同于,Smooth,Transition,选项的膨胀，,First,Layer,Thickness,选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量。,5-6,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,膨胀算法,前处理,TGrid,算法,所有物理类型的默认设置。首先表面网格膨胀,然后生成体网格,不支持邻近面设置不同的层数,可应用于扫掠和,2D,网格划分,后处理,ICEM,CFD,算法,使用一种在四面体网格生成后作用的后处理技术,只对,patching,conforming和patch,independent,四面体网格有效.,5-7,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,高级膨胀选项,Mesh,设置为,Yes，在Global,Inflation,Options下可看到Advanced,Options,冲突避免,Layer,Compression,(对,Fluent默认),Stair,Stepping,(对,CFX默认),增长比类型,最大角,倒圆角比,使用后处理平滑,平滑迭代,5-8,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,冲突避免,层压缩,不同面的膨胀阵面扩展有可能冲突,膨胀,层就要受压制，以给四面体层留足够的空间,如果层压缩不能解决冲突,层就会由于以,下描述的stair,stepping而去除.,产生一警,告信息并且FLUENT用户特别关心的网格,质量会受到影响,Stair,Stepping,剥离膨胀层阻止阵面扩展冲突，以给四面,体层留足够的空间,5-9,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Stair-stepping:,膨胀,:,Compression,与,.,Stair-stepping,Layer,Compression:,5-10,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Patch,Independent,四面体,类似于高级尺寸功能的Curvature,和,Proximity,，Patch,Independent,四,面体方法对损伤几何有一个显示容,差控制,体网格首先生成，然后映射到顶点,边,和面来创建表面网格。可以强制,地通过创建命名选项或设置,Defeaturing,Tolerance,为No来考虑,面,边,或点,5-11,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,损伤容差,“过滤”,边基于尺寸和角。如Define,Defeaturing,Tolerance设置为Yes,则需要在Defeaturing,Tolerance项,输入数值。包括以下几个基本情况:,两个接近容差近似平行的空间边如图1所示,(倒圆角或倒角),如果跨度间的面(倒圆角或倒角),大于15度,则一边保留另一边去,除。节点将沿一边排成一行。如果跨度间的面(倒圆角或倒角),小于15度,两个边都去除,，,patch,independent,网格越过不捕,捉这个特征,如果容差小于倒圆角或倒角尺寸,并且偏斜大于15度,两边都保,留.,Training,Manual,Fig.,1,直径小于容差的小孔如图2所示,.,没有边被去除.,这种情况需要手动.,Fig.,2,5-12,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,损伤例子,几何,损伤容差为1,损伤,5-13,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Proximity,细化,狭缝中单元,越过狭缝单元数,(只在,Curvature,and,Proximity,Refinement,设置为Yes时显示)。这是狭缝中的,单元数，设置,proximity,细化的目标。网格将在紧密区域细分,但细化受到,Min,Size,Limit的限制，不会越过这个限制。,缺省值是1。,5-14,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Curvature,细化,跨角,跨角,(只在,Curvature,and,Proximity,Refinement,设置为Yes时显示)。设置curvature细化的目,标。,类似于Advanced,Size,Function的设置.,这个细化也受到,Min,Size,Limit的限制.下列,几个选择可用:,粗糙,91,度,60,度,中等,75度,到24度,细化,36,度到18,度,5-15,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Patch,Independent,四面体膨胀,和,Patch,Conforming设置类似,但只有后处理算法，因为在体网格生成之,前不存在表面网格5-16,作业,5.1,三通搅拌器的四,面体网格膨胀,5-17,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,目标,这个作业示范patch,conforming利用四面体网格划分器对三通搅拌器的流体部,分划分网格，壁边界层用膨胀层来考虑。这个网格将在之后的CFD,分析中使用，,所以作业也示范如何为之后的分析输出网格数据,.,5-18,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,输入几何,1.,启动Workbench,并选择,菜单栏的,Import,选项，,and,change,the,filter,to,Geometry,File,2.,从指南文件夹指定,mixer-,tee.agdb,文件，注意到,一带有绿色对号标记项,出现在项目示图区,3,3.,展开左边的,Component,Systems,，将Mesh拖进,项目示图区中的DM,实,例。,注意出现了联接,5-19,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,抑制实体部件并设置方法,4.,在项目示图区的B体系中双击,Mesh,项打开,ANSYS,网格划分,5.,注意这里有5,部件和,5个实体。,4个,Solid,项,包含三通管的固体部分而命名为,Fluid的,体是流体区域,6.,因为首先关注的是流体区域,右击并抑制,Outline,中几何下的4个固体,7.,右击,Mesh,插入方法。,选择流体体并将,Method,设置为Tetrahedrons，将,Algorithm,设置为,Patch,Conforming,5-20,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,物理优选项,8.,设置,Physics,Preference为,CFD,，Solver,Preference,为Fluent,9.,展开,Sizing,项,并将Max,Face,Size,设置为,0.015,m,，,将,Max,Tet,Size,设置为0.03,m,10.,展开Inflation,项并将,Use,Automatic,Tet,Inflation设为None。,这意味着需要手动定,义膨胀层,5-21,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,预览表面网格,11.,右击,Mesh,并选择,Preview,Surface,Mesh.,表面网格看起来合理,5-22,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,对方法膨胀,12.,右击,Patch,Conforming,Method,并选择,Inflate,this,Method,13.,拾取如下所示的模型表面，设置,Inflation,Option,为First,Layer,Thickness,并输入值0.001,m.,Maximum,Layers设为5,5-23,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,生成膨胀网格,14.,右击,mesh,并选择Generate,Mesh,来创建膨胀,体网格,5-24,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,Skewness,Mesh,Metric,15.,展开,Statistics,，将,Mesh,Metrics,选项设为Skewness，对Fluent求解器最大值,0.742是合适的,5-25,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,解禁固体,16.,选择几何下的4个固体部件，右击来解禁它们。,想要对固体划分网格来进行CFX或FLUENT或,FSI的耦合传热计算,5-26,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,固体部件的网格划分方法,17.,插入,Patch,Conforming,四面体方法，并指定用于4个固体部件的划分,5-27,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,固体部件的体尺寸,18.,右击Outline中,Mesh,插入,Sizing.,选择,模型视图中的4个固体实体(如需要对体,设置选择过滤器),并将选项应用于几何.,输入一个尺寸值,0.04,m.,5-28,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,对流体和固体部件合并网格,19.,重新生成网格.,注意新的网格的数量和质量统计,5-29,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,CFD,的命名选项,20.,将使用网格的流体部分来设立随后的,CFD,指南。因为固体实体不需要，再次抑制4个,固体实体。,21.,为帮助CFD准备网格,需要对3个端面创建,命名选项。,为创建命名选项,，,对面设置选,择滤波器,拾取模型视图中的面,右击并选,择Create,Named,Selection.,Do,this,for,the,对模型中y向偏低的面应用此设置，并命名,为,inlet-y。,5-30,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,准备,CFD,网格,22.,对,Z向偏高的面,(inlet-z),和Y,向偏高的面(outlet)重复此操作,5-31,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,输出网格文件,22.,当仍然在,ANSYS,网格划分环境的时候,点击,File/Export,，保存文件为后缀为,meshdat的,文件。,注意这个文件的位置,，,以便随后在使用,流体网格进行流体分析时输入这个文件。,23.,保存项目并退出,Workbench.,5-32,作业,5.2,汽车集流管的流,体和结构网格,5-33,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,目标,这个作业示范对耦合传热,(CHT),流分析或流固耦合(FSI)分析创建合适的网格,.,然而,几何呈现潜在困难.,几何包含两部分.一部分是固体集流管，另,一部分是流体区域.,流体网格将是CFD,性质,具有膨胀,同时固,体网格将是结构化网格.,Patch,Independent,网格方法用来避免CAD,几何细节引起的问题,(随后可见).,在作业A.1中，同样的几何使用具有虚拟拓,扑的Patch,Conforming方法划分网格,5-34,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,打开,Workbench,1.,从START菜单启动,ANSYS,12.0,Workbench,(WB),2.,点击WB面板左边的工具箱的Component,Systems,3.,双击,Mesh,5-35,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,几何输入,4.,右击WB面板右边的,Geometry,按钮,，选择Import,geometry,5.,输入,Auto-manifold.agdb,文件,6.,双击,Mesh,按钮,(in,cell,A3),发射网格划分应用程序,5-36,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,几何检查,7.,通过将集流管,IGES,文件输入进DesignModeler并提取流体区域创建了几何.,在屏幕右边,对,Physics选择Mechanical,网格划分方法选择Automatic,然后点击,OK,几何的单位设置为,mm,8.,在DesignModeler中已创建,命名选项，展开,Named,Selections,并点击每个看,其应用的对象。,如果网格应用程序中看不,到,Named,Selections,见下,一个幻灯片,5-37,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,命名选项,如果,Named,Selections,不出现,可能是因为导入选项关掉了.,激活这个选项通过右击项目示图区的Geometry按钮并选择,Properties.,确保,Named,Selections是选中的,并且,Selection,Key,是空的.,右击,Geometry,并选择,“Update”,右击,Mesh并选择,“Refresh”,5-38,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,问题几何,包含太多不同尺寸和形状的面的几何会使Patch,Conforming,方法产生问题。,可使用Patch,Independent,方法的虚拟拓扑选项解决这个问题。,短边,狭长面,尖点,5-39,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,表面网格,细化,Training,Manual,Patch,Conformingg,方法,短边,不必要的细化和太多,的单元,尖点和,狭长面,具有小角的,差的网格质量,小角,Patch,Independent,方法,网格不受几何限制,可能存在更粗糙的网格,单元的尺寸和形状更规则,5-40,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,指针模式,插入网格方法,9.,左击,Mesh,并检查它的细节,确定,Physics,preference,设为,Mechanical,这将确保固体实体的网格适合结构力学,10.,指定网格方法:,设置指针模式为体,RMB,(窗口),选择,Select,All,RMB,选择Insert,-,Method,取决,于Workbench,的设置，,有时一默认的网格方法已经建立，,可以删除并建立新的方法，或修改,其细节,11.,设置细节,Method,设为,Tetrahedrons,Algorithm设为,Patch,Independent,Max,Element,Size设为,6,mm,Min,Size,Limit设为,2,mm,5-41,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,对流体区域设置单元尺寸,12.,体尺寸,保持体选择的指针模式,选择流体体,RMB,(窗口),选择,Insert,-,Sizing,13.,体尺寸细节设置,Element,Size,设为,5,mm,5-42,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,对流体添加边界层网格,19.,插入膨胀,保持体选择的指针模式,选择固体实体,RMB,(Window)选择Suppress,Body,RMB,(Window)选择Select,All,RMB,(Window)选择Insert,Inflation,20.,膨胀的细节设置,设置指针模式为面选择,对所有壁表面选择,Inflation,:,拾取一个面,下拉,Extend,菜单并选择,Extend,to,Limits,应用选项,126,面,改变,Inflation,Option,Total,Thickness,Maximum,Thickness设为5,mm,5-43,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,体网格生成,21.,划分体,设置指针模式为体选择,RMB,(在窗口),选择,Unsuppress,all,Bodies,RMB,(in,Tree),选择,Generate,Mesh,在Statistics中将,Mesh,Metrics,设置为,Skewness,大约生成150,000,个单元，,其具有最差的偏斜值约0.9,5-44,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,检查体网格,22.,检查网格,检查流体区域的表面网格，看是否和下面的表面拓扑共形,可右击树状结构的几何部件来隐藏固体网格区域，使其操作更容易,试试用截面位面,(,),去看网格内部,5-45,Tetrahedral,Mesh,with,Inflation,Training,Manual,结论,23.,现在网格是完成的,RMB,(树状),选择Update,确保项目中所有事物是最新的,选择File,Close,Mesh,来关闭网格应用程序,在,WB面板选择File,Save,Project,As,并给出一项目名,选择File,Exit退出ANSYS,Workbench,注意,:,因为使用了力学网格优选项，网格单元将包含中节点，可使用高阶四面体,单元，这对力学分析是有益的，如果网格用于,CFD,这些中节点会自动忽略。,5-46,