Workbench 网格划分 Chapter 4.pptx

1、,第四章,一般网格控制,4-1,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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 F

2、LUENT, CFX, 或 Mechanical) 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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mes

3、h Controls,Training Manual,物理设置 Mechanical, CFD,4-5,Common Mesh Controls,Training Manual,Mechanical的缺省网格设置,4-6,Common Mesh Controls,Training Manual,CFD的缺省网格设置,作用于边和面 作用于体 作用于所 有几何 4-7,Common Mesh Controls,Training Manual,无高级尺寸功能,作用于边 4-8,Common Mesh Controls,Training Manual,跨度中心 粗糙,4-9,Common Mesh C

4、ontrols,Training Manual,快速过渡,4-10,Common Mesh Controls,Training Manual,保留中节点作用,4-11,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,网格质量 Mechanical 设置, CFD 设置,4-13,Common Mesh Controls,Training Manual,网格尺寸策略：力学分析, 用最小输入的有效方法解决关键的特征

5、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,Common Mesh Controls,Training 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

6、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,Common Mesh Controls,Training 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,0,0,-100,相关性 100,-100 100,0,-100 100,4-16,Common Mesh Controls,Training 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Initi

7、al Size Seed 可输入想要的值 4-17,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,平滑

8、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, Explicit) 产生网格过渡 快速 (Mechanical, Emag)产生网格过渡 4-19,Common Mesh Controls,Training Manual,跨度中心角 Span Angle

9、 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,Common Mesh Controls,跨角中心,Training Manual 45 12,4-21,Common Mesh Controls,Training 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

10、过面 和体网格划分器, 标准尺寸功能, 高级尺寸功能,4-22,Common Mesh Controls,Training Manual,高级尺寸功能 选项和默认值: Proximity 与 Curvature 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 1 4-23,Common Mesh Controls,Training Manual,高级尺寸功能 有curvature 有 curvature 和 proximity (5 cells in gap) 4-24,Comm

11、on Mesh Controls,Training Manual,高级尺寸功能: 曲度,4-25,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Co

12、ntrols,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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

13、义一个坐标系 4-29,Common Mesh Controls,Training Manual,面尺寸 单元尺寸,4-30,Common Mesh Controls,Training Manual,影响球 坐标系,4-31,Common Mesh Controls,Training Manual,面尺寸 影响球,4-32,Common Mesh Controls,Training 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 of Influence” 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 (Poi

14、nt 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,Common Mesh Controls,Training Manual,具有高级尺寸功能的面尺寸,4-34,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,边尺寸 边尺寸(偏置) 可通过

15、对一个端部，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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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

16、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 rate 4-38,Common Mesh Controls,Training 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). 接触区域的网格 现在是一致的. 4-39,Common Mesh Controls,Training Manual,细化 细化,

17、 ,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,Common Mesh Controls,Training 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

18、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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,建

19、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 CS 4-44,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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

20、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,Common Mesh Controls,Training Manual,自动收缩控制,4-47,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,膨胀选项 使用自动膨胀 程序化控制 所

21、有面无命名选项 共享体间没有内部面 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,Common Mesh Controls,Training 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，通过选择想要膨胀的面，膨胀 层可作用于

22、一个体或多个体 4-50,Common Mesh Controls,Training 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Manual Source and Target 4-51,Common Mesh Controls,Training 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 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

23、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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,截面位面 外部网格,4-54,Common Mesh Controls,Training Manual,截面位面 创建截面位面, 显示一边,4

24、-55,Common Mesh Controls,Training Manual,截面位面 转换显示截面位面边,4-56,Common Mesh Controls,Training Manual,截面位面 显示完整单元,4-57,Common Mesh Controls,Training 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

25、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,Common Mesh Controls,Training 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,作业4.1,网格尺寸和质量的全局 和局部控制作用,4-60,Common Mesh Controls,Training 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

26、区 域,4-61,Common Mesh Controls,Training 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/Browse 4. 浏览复制的tee.agdb文件并点击Open 5. 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,Common Mesh Controls,Training Manual,网格划分选项 7. 右

27、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 Conforming Tetrahedrons 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,Common Mesh Controls,Training Manual,Mechanical默认网格 10. 左击 Mesh展开 Sizing 和 Statistics 项。对 Mesh Metric选择Skewness。 右击

28、Mesh 并生成网格。 注意网格的粗糙度和统计学. 4-64,Common Mesh Controls,Training Manual,CFD 网格 11. 将 Physics Preference改为CFD ，Solver Preference改为 Fluent. 检验高级尺寸选项 设置为 Curvature 12. 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,Common Mesh Controls,Training 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

29、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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Me

30、sh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,使用面尺寸 19. 使 Advanced Size Function 设置回 Curvature 并关掉 section plane 20. 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,Common Mesh Controls,T

31、raining 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,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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Defi

32、ne 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 Section Plane, 坐标系如下图所示. 4-72,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,体尺寸 26. 设置 S

33、phere Radius 为 0.01 m 和 Element Size 为 0.005 m. 显示的模型会更新以预览影响球的范围. 4-74,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training 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,作业 4.2,薄环的映射面划分和 扫掠划分的边尺寸,4-77,Common Mesh Controls,Training 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,Common Mesh Controls,Training Manual,定义几何 1. 从文件夹将 elbow.agdb文件