Workbench网格划分Chapter4学习课程

1、Common Mesh ControlsTraining Manual概述 网格划分流程 物理环境设置 全局网格控制相关性和关联中心单元尺寸初始网格种子平滑和过渡跨角中心高级尺寸功能 局部网格控制边, 面, 和体的尺寸影响球和体接触尺寸映射面划分匹配控制细化收缩控制 膨胀 作业 4.1 全局和局部网格控制 作业 4.2 映射面划分和扫掠划分4-2第1页/共85页第一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual网格划分程序1. 设置目标物理环境 (结构, CFD, 等)。自动生成相关物理环境的网格 (如FLUENT, CFX, 或 Me

2、chanical)2. 设定网格划分方法3. 定义网格设置 (尺寸, 控制, 膨胀, 等.)4. 为方便使用创建命名选项5. 预览网格并进行必要调整6. 生成网格7. 检查网格质量8 8. 准备分析的网格4-3第2页/共85页第二页，编辑于星期日：八点 二十二分。物理优先选项自动设置下列各项.实体单元默认中节点关联中心缺省值平滑度过渡力学分析保留粗糙中等快CFD消除粗糙中等慢电磁分析保留中等中等快显示分析消除粗糙高慢Common Mesh ControlsTraining Manual物理设置 不同分析类型有不同的网格划分要求 结构分析 使用高阶单元划分较为粗糙的网格 CFD 好的, 平滑过渡

3、的网格, 边界层转化 不同CFD 求解器也有不同的要求 显示动力学分析 需要均匀尺寸的网格 通过设定物理优先选项，设置的缺省值4-4第3页/共85页第三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual物理设置 Mechanical CFD4-5第4页/共85页第四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining ManualMechanical的缺省网格设置4-6第5页/共85页第五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining ManualCFD的缺省

4、网格设置作用于边和面作用于体作用于所有几何4-7第6页/共85页第六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual无高级尺寸功能作用于边4-8第7页/共85页第七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual跨度中心 粗糙4-9第8页/共85页第八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual快速过渡4-10第9页/共85页第九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Ma

5、nual保留中节点作用4-11第10页/共85页第十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual形状检查作用 划分的节点和单元数和默认的 Mechanical 网格一致4-12第11页/共85页第十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual网格质量 Mechanical 设置 CFD 设置4-13第12页/共85页第十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual网格尺寸策略：力学分析 用最小输入的有效方法解决关

6、键的特征 定义或接受少数全局网格尺寸设置缺省值 用 Relevance 和 Relevance Center进行全局网格调整 如有需要, 可对体, 面, 边, 影响球定义尺寸，对网格生成的尺寸设置施加更多的控制4-14第13页/共85页第十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual网格尺寸策略: CFD 在必要区域依靠Advanced Size Functions 细化网格 Curvature (默认的) Proximity 识别模型的最小特征 设置能有效识别特征的最小尺寸 如果导致了过于细化的网格 在最小尺寸下作用一个硬尺寸 使

7、用收缩控制来去除小边和面 确保收缩容差小于局部最小尺寸 如有需要, 可对体, 面, 边或影响体定义软尺寸，对网格生成的尺寸设置施加更多的控制4-15第14页/共85页第十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual相关性和关联中心 拖动滑块实现细化或粗糙的网格粗糙中等细化00-100相关性100-1001000-1001004-16第15页/共85页第十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual全局单元 尺寸 Element Size设置整个模型使用的单元尺寸。这个尺寸

8、将应用到所有的边, 面, 和体的划分。当高级尺寸功能使用的时候这个选项不会出现 缺省值基于 Relevance和Initial Size Seed 可输入想要的值4-17第16页/共85页第十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual初始尺寸种子 初始尺寸种子 控制每一部件的初始网格种子. 已定义单元尺寸则被忽略 Active Assembly: 基于这个设置，初始种子放入未抑制部件。网格可以改变 Full Assembly: 基于这个设置，初始种子放入所有装配部件，不管抑制部件的数量。由于抑制部件网格不改变 。 Part: 基于

9、这个设置，初始种子在网格划分时放入个别特殊部件。由于抑制部件网格不改变。4-18第17页/共85页第十七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual平滑和过渡 平滑 (Advanced Size Function 是关闭的) 平滑网格是通过移动周围节点和单元的节点位置来改进网格质量。下列选项和网格划分器开始平滑的门槛尺度一起控制平滑迭代次数. 中等 (Mechanical) 中等 (CFD, Emag) 高 (Explicit ) 过渡 (Advanced Size Function是关闭的) 过渡控制邻近单元增长比 缓慢(CFD,

10、Explicit) 产生网格过渡 快速 (Mechanical, Emag)产生网格过渡4-19第18页/共85页第十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual跨度中心角 Span Angle Center 设定基于边的细化的曲度目标. 网格在弯曲区域细分，直到单独单元跨越这个角. 有以下几种选择: 粗糙 91 to 60 中等 75 to 24 细化 36 to 12 只在 Advanced Size Function 关闭时使用4-20第19页/共85页第十九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh Contr

11、ols跨角中心Training Manual45124-21第20页/共85页第二十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual高级尺寸功能 无高级尺寸功能时, 根据已定义的单元尺寸对边划分网格, 对 curvature 和proximity,细化，对缺陷和收缩控制进行调整, 然后通过面和体网格划分器 标准尺寸功能 高级尺寸功能4-22第21页/共85页第二十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual高级尺寸功能 选项和默认值: Proximity 与 Curvature

12、 Curvature (默认) 缺省值18度 Proximityy 缺省值每个间隙3 个单元(2D和3D) 缺省精度：0.5 如果proximity 不允许就增大到 14-23第22页/共85页第二十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual高级尺寸功能 有curvature 有 curvature 和 proximity (5 cells in gap)4-24第23页/共85页第二十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual高级尺寸功能: 曲度4-25第24页/共

13、85页第二十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual高级尺寸功能: 固定的 curvature 或 proximity 的出现导致没有局部细化，局部网格尺寸必须由网格控制来设定 按照定义的增长比网格产生等级尺寸4-26第25页/共85页第二十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual局部网格控制 下面列出了可用到的局部网格控制 (可用性取决于使用的网格划分方法) 尺寸 接触尺寸 细化 映射面划分 匹配控制 收缩 膨胀4-27第26页/共85页第二十六页，编辑于星期日

14、：八点 二十二分。EntityElementSize#ofElem.DivisionSphereofInfluenceBodiesxxFacesxxEdgesxxxVerticesxCommon Mesh ControlsTraining Manual局部尺寸 局部尺寸: “Element Size”定义体, 面, 边,或顶点的平均单元边长 “Number of Divisions” 定义边的单元分数 球体内的“Sphere of Influence” 单元给定平均单元尺寸 以上可用选项取决于作用的实体 如使用了高级尺寸功能选项会不同4-28第27页/共85页第二十七页，编辑于星期日：八点 二

15、十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 局部尺寸: “Element Size”定义面的平均单元边长 球体内的“Sphere of Influence” 单元给定平均单元尺寸 除了顶点,影响球，对其它需要定义一个坐标系4-29第28页/共85页第二十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 单元尺寸4-30第29页/共85页第二十九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual影响球 坐标系4-31第30页/共85页第三

16、十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 影响球4-32第31页/共85页第三十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual只作用于一个面面尺寸: 作用效果 面尺寸 (影响球)已定义的“Sphere ofInfluence” 面尺寸 (红色所示) .位于球内的单元具有一给定的平均单元尺寸.一常规影响球 (Point Sizing) 控制所有可触及面的网格作用于3个面 可选择多个实体 所有球体内的作用实体受设定的尺寸的影响4-33第32页/共85页第三十二页，编辑

17、于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual具有高级尺寸功能的面尺寸4-34第33页/共85页第三十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual尺寸功能的作用尺寸 在已划分实体上 边,面,体 硬的 尺寸是常数 偏置(边) 可用于指定小于最小尺寸的尺寸 软的 尺寸是最大的 局部曲角 局部增长比(值得小于全局的)4-35第34页/共85页第三十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual边尺寸 边尺寸(偏置) 可通过对一个端

18、部，两个端部或中心的偏置把边离散化 考虑: 如图所示的源面使用了扫掠网格 源面的两对边定义了边尺寸. 偏置边尺寸以在边附近得到更细化的网格4-36第35页/共85页第三十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual顶点尺寸 顶点尺寸 顶点也可以定义尺寸 顶点尺寸即模型的一个顶点定义为影响球的中心. 尺寸将定义在球体内所有实体上4-37第36页/共85页第三十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual具有尺寸功能的影响体 影响体 影响体(BOI)只在高级尺寸功能打开的时候

19、被激活 BOI 可以是任何的CAD 线,面或实体 BOI 没有划分网格,只是作为一个常尺寸的发起者 实现: 拾取几何 拾取影响体 指定参数 Element size Local growth rate4-38第37页/共85页第三十七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual接触尺寸 接触尺寸 提供一种在部件间接触面上产生近似尺寸单元的方式 (网格的尺寸近似但不共形) 对给定接触区域可定义“Element Size” 或 “Relevance”在这个例子中, 两部件间接触区域定义了一个接触尺寸(通过Element Size). 接触

20、区域的网格现在是一致的.4-39第38页/共85页第三十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual细化 细化单元细化即划分现有网格对面, 边和顶点有效对Patch Independent Tetrahedrons或 CFX-Mesh不可用首先由全局和局部尺寸控制形成初始网格, 然后在指定位置单元细化.细化水平可从1 (最小的) 到3 (最大的)改变.细化水平 “1”将初始网格单元的边一分为二.由于不能使用膨胀，对CFD不推荐如例子所示, 左边采用了细化水平 1 而右边保留了缺省网格设置.4-40第39页/共85页第三十九页，编辑于

21、星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual映射面划分 映射面划分 在面上允许产生结构网格: 下面例子中,映射面划分的内部圆柱面有更均匀的网格模式. 如果面由于任何原因不能映射划分, 划分会继续，但可从树状略图中图标上看出4-41第40页/共85页第四十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual映射面划分 映射面划分 如果选择的映射面划分的面是由两个回线定义的, 就要激活径向的分割数。扫掠时指定穿过环形区域的分割数。 这用来产生多层单元穿过薄环面4-42第41页/共85页第四十一页，

22、编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual匹配控制 匹配控制 典型的旋转机械，周期面的匹配网格模式方便循环对称分析切割边界全模型匹配面循环对称模型4-43第42页/共85页第四十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual建立匹配控制 匹配控制 (过程): 在Mesh分支下插入“Match Face Meshing” 控制 识别对称边界的面 识别坐标系 (Z 轴是旋转轴)Rotation CS4-44第43页/共85页第四十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common M

23、esh ControlsTraining Manual匹配控制和高级尺寸功能区域高级尺寸功能信息也是匹配的区域尺寸加在任一边得到同一结果周期匹配只需要一个坐标系周期匹配可以处理普通的边 , 多样面和膨胀层4-45第44页/共85页第四十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual收缩控制 定义了收缩控制,网格生成时会产生缺陷 . 收缩只对顶点和边其作用; 面和体不能收缩. 以下网格方法支持收缩特性:Patch Conforming 四面体薄实体扫掠六面体控制划分四边形控制表面网格划分所有三角形表面划分4-46第45页/共85页第四十

24、五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual自动收缩控制4-47第46页/共85页第四十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual自动收缩生成 用户在一已定义尺寸下收缩来移除导致差的单元质量的特征 收缩容差要小于局部最小尺寸 可在 CFD 中用来移除 长边 短边 尖角4-48第47页/共85页第四十七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual膨胀选项 使用自动膨胀 程序化控制 所有面无命名选项 共享体间没有内

25、部面 膨胀选项 平滑过渡 (对 2D 和四面体划分是默认的） 第一层厚度 总厚度 (对其它是默认的) 膨胀算法 前处理 (TGrid) 对Tri/Patch conforming Tet/Sweep 后处理 (ICEM CFD) 对Patch non-conforming Tetra 冲突避免 压缩(对 Fluent默认) Stair-Step (对 CFX默认) 其它详细设置见第 5章4-49第48页/共85页第四十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual四面体和多区的膨胀 膨胀 当网格方法设置为四面体或多区，通过选择想要膨胀

26、的面，膨胀层可作用于一个体或多个体4-50第49页/共85页第四十九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual扫掠网格的膨胀 对扫掠网格,通过选择源面上要膨胀的边来施加膨胀Src/Trg Selection 因此需要设置为Manual Source 或ManualSource and Target4-51第50页/共85页第五十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual生成网格 生成网格 生成完整体网格 预览表面网格 对大多数方法 (除 Tetrahedral Patch

27、 Independent 方法), 这个选项更快. 因此它通常首选用来预览表面网格 . 如果由于不能满足单元质量参数网格生成失败, 预览表面网格是有用的 它允许你看到表面网格, 因此可看到需要改进的地方4-52第51页/共85页第五十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 在网格划分程序中, 截面位面可显示内部的网格 找到工具栏的 “New section plane” 按钮 可显示 位于截面任一边的单元 切割或完整的单元 位面上的单元 可使用多个位面4-53第52页/共85页第五十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。

28、Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 外部网格4-54第53页/共85页第五十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 创建截面位面, 显示一边4-55第54页/共85页第五十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 转换显示截面位面边4-56第55页/共85页第五十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 显示完整单元4-57第56

29、页/共85页第五十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual命名选项 命名选项允许用户对顶点, 边,面, 或体创建组 命名选项可用来定义网格控制, 施加载荷和结构分析中的边界等 命名选项将在网格输入到CFX-Pre 或Fluent时，以域的形式出现 在定义接触区，边界条件等时可参考，提供了一种选择组的简单方法 用来方便膨胀的程序化控制 注意: 一组命名选项中只能有一种类型的实体. 例如,顶点和边不能在同一命名选项中存在. 命名选项组可从 DesignModeler 和某些 CAD系统中输入4-58第57页/共85页第五十七页，编辑

30、于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual命名选项 对隐藏或显示的几何或网格，命名选项的可见性可以触发和关闭4-59第58页/共85页第五十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。作业4.1网格尺寸和质量的全局和局部控制作用4-60第59页/共85页第五十九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual目标 这个作业举例说明全局和局部网格尺寸控制的使用，包括高级尺寸功能中Curvature 和 Proximity 的使用 几何含有薄壁区域和局部高曲率区域4-61第60页/共85页第六十页

31、，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual定义几何1. 从指南文件夹将 tee.agdb 文件复制进你的工作目录2. 启动Workbench双击右边工具箱Component Systems面板的Mesh项3. 右击项目示图区中Mesh项中Geometry并选择 Import Geometry/Browse4. 浏览复制的tee.agdb文件并点击Open5. 注意这时Geometry有一个绿色对号标记，暗示几何已经被定义4-62第61页/共85页第六十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTrai

32、ning Manual网格划分选项7. 右击Mesh 并点击Edit来打开网格划分8 8. 在右边Meshing Options 面板中,设置Physics Preference为 Mechanical 和Mesh Method 为Patch ConformingTetrahedrons 并点击 OK.9. 看 Mesh 略图，核实已对一几何体指定Patch Conforming方法4-63第62页/共85页第六十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining ManualMechanical默认网格10. 左击 Mesh展开 Sizing 和 S

33、tatistics 项。对Mesh Metric选择Skewness。 右击 Mesh并生成网格。 注意网格的粗糙度和统计学.4-64第63页/共85页第六十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining ManualCFD 网格11. 将 Physics Preference改为CFD ，SolverPreference改为 Fluent. 检验高级尺寸选项设置为 Curvature12. 右击 Mesh 并生成网格. 注意到更加细化的网格和网格统计学中的改进.4-65第64页/共85页第六十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Me

34、sh ControlsTraining Manual截面位面13. 确定模型的视图方向使其边如图所示. 点击new section plane 图标14. 绘制一个截面位面从中间向下分开分开模型。确定模型的视图方向使其平行于三通管的轴。点击显示完整单元的图标。注意这里只有一个单元穿过薄区域的厚度方向4-66第65页/共85页第六十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual添加接近感15. 点击 Use Advanced Size Function 改变设置为 On:Proximity and Curvature. 这将对网格划分算

35、法添加更好的处理临近部位的网格16. 保留Section Plane 激活时的视图。 再次生成网格(这需要一些时间)。 注意这里厚度方向有多个单元并且网格数量大大增加。4-67第66页/共85页第六十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual增大最小尺寸17. 点击网格设置中最小尺寸设置，在Min Size中输入0.005。18. 重新生成网格。注意这里厚度方向仍然有多个单元但网格数量相当少。4-68第67页/共85页第六十七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual使

36、用面尺寸19. 使 Advanced Size Function 设置回Curvature 并关掉 section plane20. 右击Outline中 mesh 并插入 Sizing。 拾取如图的外部圆柱面再点击 Apply。4-69第68页/共85页第六十八页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸21. 设置 element size为0.005 m。重新生成网格， 注意到所选面的网格比邻近面的网格要细。4-70第69页/共85页第六十九页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTrai

37、ning Manual面尺寸22. 重新激活 Section Plane ，并使视图方向平行于三通管的轴。 注意这里只在面尺寸激活的截面厚度方向有多个单元4-71第70页/共85页第七十页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual影响球的坐标系23. 右击 Coordinate Systems 并插入一个 坐标系。 设置Global Coordinates的Define By选项 ，在Origin X, Y,和Z中分别输入 0 m, 0.1 m, 和 0.08 m) 。 关掉 SectionPlane, 坐标系如下图所示.4-72第7

38、1页/共85页第七十一页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual体尺寸 (影响球)24. 通过右击禁止 Face Sizing。25. 右击Mesh 插入 Sizing。 拾取体并设置 Type 为Sphere of Influence。 点击Sphere Center 输入盒选择创建的坐标系.4-73第72页/共85页第七十二页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual体尺寸26. 设置 Sphere Radius 为 0.01 m 和 Element Size 为0.0

39、05 m. 显示的模型会更新以预览影响球的范围.4-74第73页/共85页第七十三页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual体尺寸27. 在Section Plane关闭情况下重新生成网格. 注意影响球的有限范围.4-75第74页/共85页第七十四页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual体尺寸28. 再次激活 Section Plane 并旋转视图使其平行于轴.注意这里只在影响球附近的截面厚度方向有多个单元4-76第75页/共85页第七十五页，编辑于星期日：八点 二十二分。作业 4.2薄环的映射面划分和扫掠划分的边尺寸4-77第76页/共85页第七十六页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraining Manual目标 这个作业举例说明通过扫掠网格的映射面划分的使用和作用，强迫薄环厚度上的径向份数 在源面和目标面的边上也设置了边尺寸，有助于生成高质量的网格4-78第77页/共85页第七十七页，编辑于星期日：八点 二十二分。Common Mesh ControlsTraini