自动体网格生成

1、11.0 New Features 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Inventory #002382 1-1 自动体网格划分自动体网格划分 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-2 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 体网格划分体网格划分 自动创建

2、三维网格单元填充空间 一般为 “非结构” 主要为 四面体网格 全三维分析 二维分析不能真实模拟 内/外流动模拟 结构化实体建模 热应力 更多内容! 标准流程 从几何开始 Octree tetra（八叉树四面体） Robust（鲁棒性） Walk over features Cartesian（迪卡尔） 最快 必须设定尺寸 从已存在的网格开始 Delauney/T-grid 快速 Advancing Front 梯度光顺，尺寸过渡 六面体核心网格 全六面体 同时存在几何和面网格 部分模型已存在网格 增长层 “棱柱” “多区域” Block 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. A

3、ll rights reserved. Inventory #002382 1-3 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 网格计算 网格 完成网格 体网格 生成棱柱网格 (可选) 作为分开的过程 也可以随四面体网格生成自 动划分 一般步骤一般步骤 首先设置体网格参数 全局参数设置 体网格参数 选择网格类型 在网格类型下选择网格生成方法 为特定方法设置选项 设定网格尺寸 全局 作为面网格 局部 局部/面/线 网格 设置 作为面网格 限于从几何开始 Octree（叉树） Cartesian（迪卡尔

4、） 定义体区域 一般在复杂模型上进行Octree划分 多区域 定义密度区域 (可选) 在体内几何不真实存在的区域定义网格尺 寸 导入/创建表面网格 作为面网格 对于 Delauney, Advancing Front, T-grid, Hex-Dominant 所有这些类型采用全局和局部 网格设置，从几何开始自动创 建网格而不需要用户干预， 如果有疑问，可以先生成面网 格，然后从面网格开始。 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-4 11.0 New Features ANSYS, Inc. Pr

5、oprietary Training Manual ANSYS v11.0 定义材料点定义材料点 定义体区域 可选 用于复杂几何 多体区域 几何 - 创建体 材料点 两点中心 任意选择两点使其中点在体区域内 首选 在特定点 通过体内点在体内定义体区域 由拓扑关系 通过设置封闭曲面定义体 必须首先建立诊断拓扑 整个模型 自动定义所有体 已经选择的面 用户从封闭体选择面 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-5 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Tra

6、ining Manual ANSYS v11.0 网格类型网格类型 四面体/混合 最普遍 四面体 带有六面体核心网格 六面体网格 (cartesian) 填充主要区域 四面体(阵面推进法则) 用来填充表面或棱柱层和 六面体核心网格之间的区域 四面体和六面体网格间采用金字塔过渡 有附面层 从三角形表面网格生成棱柱层 从四边形面网格生成六面体网格 四面体/或六面体核心网格填充内部区域 金字塔覆盖四边形区域 六面体核或六面体附面层 与结构六面体网格合并的混合网格 纯四面体 有棱柱层的四面体 四面体/棱柱层/六面体核心网格 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights r

7、eserved. Inventory #002382 1-6 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 网格类型网格类型 六面体为主的网格 从已存在的四边形面网格开始 近表面的六面体网格质量较好 有时内部网格质量稍差 能够很好满足静态变形要求 笛卡尔 自动纯六面体 Rectilinear mesh 阶梯梯度 体适应 最快速创建体网格方法 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-7 11.0 New Fe

8、atures ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 网格生成方法网格生成方法 四面体/混合 鲁棒性 (八叉树) 和面网格一样 Patch Independent 保留体内四面体网格 如果已经有复杂的不干净的几何 不想花太多时间处理几何 不想花太多时间仔细化面网格 不想花时间修补简化几何 只需要在几何上设置适当的尺寸 Parts Surfaces Curves 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-8 11.0 New Feature

9、s ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 八叉树方法八叉树方法 Octree 几何几何 网格细节 网格 忽略狭长面 ICEM Tetra 使用 独立于几何小面的 Octree 方法 体网格 首先生成独立于几何模型的体网格 网格节点映射到模型表面、线和点上 同时产生表面网格 网格与几何表面的构成不关联 不是表面上所有的边需要捕捉 隐藏线/点 Delete Filter points/curves under Build Diagnostic Topology 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All right

10、s reserved. Inventory #002382 1-9 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 八叉树四面体网格对几何的需求八叉树四面体网格对几何的需求 需要封闭的几何模型需要封闭的几何模型 Build Diagnostic Topology 查找丢失的面 查找洞和缝隙 四面体能忽略小于当地网格尺寸的缝隙 推荐捕捉几何的特征线和点推荐捕捉几何的特征线和点 推荐定义区域的材料点推荐定义区域的材料点 对于简单的几何，四面体网格生成器能够自动生成物质点 设置全局、表面和线段的网格参数设置全

11、局、表面和线段的网格参数 注意网格数量信息 几何修复工具能快速几何修复工具能快速 找到问题并予以解决找到问题并予以解决 丢失入口面丢失入口面 高亮黄边显示洞的存在高亮黄边显示洞的存在 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-10 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 使用点和线特征使用点和线特征 引入几何模型 不包括点和线不包括点和线 仅在表面设定网格大小仅在表面设定网格大小 粗化的网格忽略了几何细

12、节粗化的网格忽略了几何细节 曲线和点影响网格捕 捉几何的能力! 创建拓扑创建拓扑 能容易地 捕捉几何的特征线与 点 曲线和点包括曲线和点包括 网格参数在面和线上设置网格参数在面和线上设置 捕捉了网格细节 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-11 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 Octree 选项选项 设置选项: 全局网格设置 体网格参数 作为后台运行 作为独立过程运行. 图形界面保持交互式

13、. 快速过渡 从粗网格到细网格快速过渡 减少网格量 Edge Criterion（边评判） 通过一个因子细分网格比设定参数能更好的捕捉几何外形 定义 Thin cuts 处理细缝、尖角的工具 用户选择一对部件 解决两个相邻面的单元突越 光顺 网格生成后自动光顺 粗化 更多细节请见帮助手册 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-12 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 Octree 选项选项 运行

14、选项: 计算网格 体网格参数 创建棱柱层 部件网格设置后开始 四面体网格完成后立即开始 在现有的四面体网格上生成 创建六面体核心网格 保留表面网格（或棱柱层），抛弃四面体网格 迪卡尔网格填充体内部 金字塔过渡 输入 选择几何 选择所有可见 一个一个部件进行 每个部件网格独立 部件之间网格非一致 从文件开始 选择tin文件 使用已有的网格 选择已经生成面网格的部件 采用一致性匹配八叉树体网格和面网格 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-13 11.0 New Features ANSYS, Inc

15、. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 基于曲率变化的网格自适应加密基于曲率变化的网格自适应加密 基于曲率网格细分 八叉树 自动细分以捕捉几何细部特征，细分的网格小于表面设定的网 格 输入尺寸需要与 Scale Factor相乘，该值是网格细分的下限 主要用于几何形状确定网格大小，避免了对每一对象设定网格 参数 Natural Size: 与 Factor 相乘得到全 局最小的网格尺寸 设定网格尺寸（Prescribed element size）: 表面/曲线的 最大网格参数与比例因子相乘得到的实际网格尺寸 设定网格尺寸足 够了 在曲率变化段网 格

16、自动细分 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-14 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 曲率自适应曲率自适应 Prescribed size Min size limit Refinement = 12 加密 沿圆上布置的网格数量 避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数 量极其大 沿圆布置的网格数量达到 设定值后即停止增长 不会低于网格Natural size的 网格 例

17、子例子 采用更大的网格完成细化网采用更大的网格完成细化网 格填充格填充 不用全局最小尺寸捕捉曲率 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-15 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 自适应加密自适应加密, 缝道处的网格缝道处的网格 Prescribed size Min size limit Cells in Gap = 5 Prescribed size Natural size (1/5th s

18、maller) Cells in Gap = 5 缝道单元 在窄缝隙的需要的网格数量 避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数量 极其大 沿圆布置的网格数量达到设 定值后即停止增长 缝隙网格不会小于natural size 例子例子 缝隙仅仅一个网格缝隙仅仅一个网格 不会小于natural size 必须设置更小的 natural size 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-16 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Train

19、ing Manual ANSYS v11.0 Workshop 进行 EngineBlock 教程 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-17 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 网格生成方法网格生成方法 四面体/混合网格 快速 (阵面推进) 如果已经有质量好的 表面网格 从表面网格开始 从八叉树 从导入的部分面 网格 Uses initial point cloud; distributed

20、so that the centroid of any tetra is outside circumsphere of any neighboring tetra 设置选项: 内存分配因子 分配更多的内存 通常自动化 增长因子 从面开始的增长率 填补体网格里的洞 划分所有区域网格 对于多物质点体网格生成，完成后 进行体网格part分配 错误输出诊断 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-18 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training M

21、anual ANSYS v11.0 网格方法网格方法 四面体/混合 光顺(Advancing Front) 和阵面推进一样快 (Delauney) 但是 使用阵面推进法从表面向内部推进网格 来自 GE/CFX 的算法 网格尺度变化更加渐进 更精细 表面网格质量必须相当高 设置选项: 自适应检查 检查填充小缝隙 运行时间长 Tgrid 来自fluent的体网格运算法 和delauney略有不同 靠近表面渐进过渡 向内部快速过渡 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-19 11.0 New Featu

22、res ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 网格方法网格方法 运行选项: 类似 Delauney, Advancing Front, TGrid 创建 棱柱层 /六面体核心网格 和 八叉树 法一样 对于 Advancing Front, TGrid 不提供六面体核心网格 输入 所有几何 没有用户输入，首先运行表面网格 采用参数 Shell/Part/Surface/Curve Mesh 设置 现有网格 Part by Part/From File 和 Octree 法类似 体部件名称 对于新生成的四面体网格 1/10/2007

23、 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-20 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 Comparison Octree Delauney Adv.front Expansion Ratio=1.2 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-21 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietar

24、y Training Manual ANSYS v11.0 设置网格尺寸设置网格尺寸 Create Mesh Density 用一定大小的网格填充体区域,例如. 在机翼尾迹设定这样的区域 无实际几何!(例如圆柱) 网格节点不限制在密度盒表面 可以与几何表面相交 在密度盒内创建密度盒 设置Size 需要乘以比例因子需要乘以比例因子Scale Factor Ratio 网格生长比率网格生长比率 Width 密度盒内填充网格的层数密度盒内填充网格的层数 类型类型Type Points 用2-8个 位置的点（2点为圆柱状） Entity bounds 用选择对象的边界作密度盒 1/10/2007 20

25、06 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-22 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 其他全局网格设置选项其他全局网格设置选项 定义周期性边界条件Define Periodicity 在周期性面上强行节点对齐在周期性面上强行节点对齐 对于划分网格和求解，仅需要取几何的一个周期对于划分网格和求解，仅需要取几何的一个周期 旋转周期旋转周期 输入基点 Base, 轴Axis, 和角度 Angle 平移周期平移周期 输入偏移量 of

26、fset 经验经验: 把材料点放把材料点放 在近中间面在近中间面 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-23 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层网格划分棱柱层网格划分 棱柱层 为了更好模拟边界层效应 网格和表面正交 过程 设定全局棱柱层参数 选择产生棱柱层的部件 通常为壁面边界 为每个部件设定局部参数 覆盖全局设定 参数默认为0，则采用全局设定 从存在的网格开始 作为体网格的一部分运行

27、1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-24 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层棱柱层 全局参数全局参数 Others to follow 全局棱柱参数 Growth law 增长增长规律规律 exponential: 指数指数 h(r)(n-1) n 为层为层 linear: 线性线性 h(1+(n-1)(r-1) Initial height 初始高度初始高度 h 不指定时自动计算不指

28、定时自动计算 Number of layers 层数层数N Height ratio 高度比率高度比率r Total height 总高度总高度 总棱柱厚度总棱柱厚度 指定指定4个参数中的个参数中的3个个 Compute params 将计算余下的参数将计算余下的参数 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-25 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 运行生成棱柱层运行生成棱柱层 从体网格开始 在运

29、行体网格之前必须打开每个部件棱柱层网格设置 设置 高度, 比率, 层数 否则采用全局默认参数 在 Tetra/Mixed 选项里打开创建棱柱层 立刻运行计算 Note: Use only when confident of your geometry and sizes defined. 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-26 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 运行生成棱柱层运行生成棱柱层

30、 独立进行 Compute Mesh Prism Mesh 打开部件设置棱柱层参数 可以设置 高度, 比率, 层数 其他采用全局默认参数 从表面网格开始 从体网格开始 可以支持四面体 不能从六面体核心网格开始 不能和内部六面体网格冲突 Compute 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-27 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层棱柱层 光顺选项光顺选项1 Fix marching dir

31、ection 保持棱柱网格生成与表面正交 Min prism quality 最低允许棱柱质量 每层都受此限定 当质量不满足时，重新方向光顺或者用金子 塔型单元覆盖或替换 Ortho weight 正交权因子 节点移动权因子（0为提高三角形质量，1为 提高棱柱正交性） Fillet ratio 倒角比率见下一页见下一页 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-28 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.

32、0 棱柱层选项棱柱层选项 圆角比率圆角比率 Fillet Ratio = 0.0 Fillet Ratio = 0.5 Fillet Ratio = 1.0 圆角比率 Fillet Ratio 在尖拐角处圆滑棱柱网格线 0 = 无圆角无圆角 1 =圆角曲率等于棱柱层高度圆角曲率等于棱柱层高度 如果在狭窄的空间通常夹角小于60, 可能没有空间生成按比率圆角 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-29 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training

33、 Manual ANSYS v11.0 棱柱层选项棱柱层选项 最大棱柱角最大棱柱角 Original mesh Max prism angle = 180 deg.Max prism angle = 140 deg. Max prism angle 最大棱柱角 控制弯曲附近或到邻近曲面棱柱层的生成 在棱柱网格停止的位置用金字塔连接网格 通常设置为120 到180 范围内 这些需要经验. 如果只从一个 part拉伸而临近的part不执行拉伸操作, 并 且两个曲面的夹角大于指定的值, 棱柱网格会和临近的曲面分离并被金 字塔形网格覆盖. 这为了防止使棱柱体网格弯曲 以至于生成具有低质量 角度的网格.

34、 但是金字塔形网格有时也会出现问题 . 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-30 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层选项棱柱层选项 Max Height Over Base Max Height Over Base = 1.0Max Height Over Base not set Max height over base 限制棱柱体网格的纵横比 在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱

35、柱层停止生长 棱柱层的数目在局部区域无法保证棱柱层的数目在局部区域无法保证 在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-31 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层选项棱柱层选项 高度限制因子高度限制因子 Limit factor = 0.5 Limit factor not set 棱柱高度限制系数 限制网格的纵横比 如果如果factor达到指定值，棱柱体网格

36、的高度不会扩展达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展 保证指定的棱柱体网格层数 如果相邻两个单元尺寸差异的 factor大于2时，功能失效 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-32 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层选项棱柱层选项 部件控制部件控制 New volume part 指定新的part存放棱柱单元或者从已有的面或 体网格part中选择 Side part 存放侧面网格的par

37、t Top part 存放最后一层棱柱顶部三角形面单元 Extrude into orphan region 当选中时，向已有体单元外部生长棱柱，而 不是向内 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-33 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 棱柱层选项棱柱层选项 光顺光顺 为了得到高质量的棱柱层，需预先准备四面体或三角 形网格 如果只有一层预长层，可以设置surface/volume steps为

38、0 其他的默认参数就可以 取值依赖于经验 三角形 质量类型 Laplace 光顺通常适合棱柱层最终质量 最大方向光顺步长 基于初始质量重新定义增长方向 每层内部计算 其他高级参数 详见帮助 读取一个棱柱层网格文件 已保存的参数可能需要从上一个模型读取 无需重设参数 1/10/2007 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved. Inventory #002382 1-34 11.0 New Features ANSYS, Inc. Proprietary Training Manual ANSYS v11.0 光顺光顺 Tet/Prism 网格网格 生成棱柱层后: Edit Mesh Smooth Mesh Globally