Workbench Mesh網(wǎng)格劃分分析步驟

1、Workbench Mesh網(wǎng)格劃分分析步驟網(wǎng)格劃分工具平臺(tái)就是為ANSYS軟件的不同物理場(chǎng)和求解器提供相應(yīng)的網(wǎng)格文件，Workbench中集成了很多網(wǎng)格劃分軟件/應(yīng)用程序，有ICEM CFD，TGrid，CFX，GAMBIT，ANSYS Prep/Post等。網(wǎng)格文件有兩類(lèi)： 有限元分析（FEM）的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析，電磁場(chǎng)仿真，顯示動(dòng)力學(xué)分析（AUTODYN，ANSYS LS DYNA）；計(jì)算流體力學(xué)（CFD 分析）分析的網(wǎng)格：用于ANSYS CFX，ANSYS FLUENT，Polyflow；這兩類(lèi)網(wǎng)格的具體要求如下：（1）結(jié)構(gòu)網(wǎng)格：細(xì)化網(wǎng)格來(lái)捕捉關(guān)心部位的梯度，例如溫度、應(yīng)變能、

2、應(yīng)力能、位移等； 大部分可劃分為四面體網(wǎng)格，但六面體單元仍然是首選；有些顯示有限元求解器需要六面體網(wǎng)格；結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的四面體單元通常是二階的（單元邊上包含中節(jié)點(diǎn)）；（2）CFD網(wǎng)格：細(xì)化網(wǎng)格來(lái)捕捉關(guān)心的梯度，例如速度、壓力、溫度等；由于是流體分析，網(wǎng)格的質(zhì)量和平滑度對(duì)結(jié)果的精確度至關(guān)重要，這導(dǎo)致較大的網(wǎng)格數(shù)量，經(jīng)常數(shù)百萬(wàn)的單元；大部分可劃分為四面體網(wǎng)格，但六面體單元仍然是首選，流體分析中，同樣的求解精度，六面體節(jié)點(diǎn)數(shù)少于四面體網(wǎng)格的一半。CFD網(wǎng)格的四面體單元通常是一階的（單元邊上不包含中節(jié)點(diǎn)） 一般而言，針對(duì)不同分析類(lèi)型有不同的網(wǎng)格劃分要求： 結(jié)構(gòu)分析：使用高階單元?jiǎng)澐州^為粗糙的網(wǎng)格；CFD：好

3、的，平滑過(guò)渡的網(wǎng)格，邊界層轉(zhuǎn)化（不同CFD 求解器也有不同的要求）；顯示動(dòng)力學(xué)分析：需要均勻尺寸的網(wǎng)格； 注：上面的幾項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)Advanced中的Element Midside Nodes，以及Sizeing中的Relevance Center，Smoothing，Transition。網(wǎng)格劃分的目的是對(duì)CFD (流體) 和FEM (結(jié)構(gòu)) 模型實(shí)現(xiàn)離散化，把求解域分解成可得到精確解的適當(dāng)數(shù)量的單元。用戶需要權(quán)衡計(jì)算成本和網(wǎng)格劃分份數(shù)之間的矛盾。細(xì)密的網(wǎng)格可以使結(jié)果更精確，但是會(huì)增加CPU計(jì)算時(shí)間和需要更大的存儲(chǔ)空間，特別是有些不必要的細(xì)節(jié)會(huì)大大增加分析需求。而有些地方，如復(fù)雜應(yīng)力梯度區(qū)域，

4、這些區(qū)域需要高密度的網(wǎng)格，如下圖所示。一般而言，我們需要特別留意幾何體中物理量變化特別大的區(qū)域，這些地方的網(wǎng)格需要?jiǎng)澐值眉?xì)密一些！在理想情況下，用戶需要的網(wǎng)格密度是結(jié)果不再隨網(wǎng)格的加密而改變的密度（例如，當(dāng)網(wǎng)格細(xì)化后解沒(méi)有什么改變），收斂控制可以達(dá)到這樣的目的。注意：細(xì)化網(wǎng)格不能彌補(bǔ)模型不準(zhǔn)確的假設(shè)和輸入引起的錯(cuò)誤。網(wǎng)格劃分的好壞對(duì)后面的求解有十分重要的影響，上圖例子列舉了一個(gè)集流管固體鑄件中不收斂的熱場(chǎng)。很明顯劣質(zhì)單元區(qū)域的分析不可能得到切合實(shí)際的數(shù)據(jù)場(chǎng)。下面是幾種典型網(wǎng)格的形狀示意圖，其中“四面體網(wǎng)格”和“六面體網(wǎng)格”是主要類(lèi)型：（1）四面體網(wǎng)格：可以快速地、自動(dòng)地生成，并適合于復(fù)雜幾何。

5、如選用網(wǎng)格劃分方法中的Automatic，對(duì)于一般幾何體外形不那么規(guī)整，難以被Sweep，因此很難生成六面體網(wǎng)格，這時(shí)選用Automatic方法能快速生成四面體網(wǎng)格；有等向細(xì)化特點(diǎn)，如為捕捉一個(gè)方向的梯度，網(wǎng)格將在所有的三個(gè)方向細(xì)化，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格數(shù)量迅速上升；邊界層有助于面法向網(wǎng)格的細(xì)化，但2-D中仍是等向的（表面網(wǎng)格）。（2）六面體網(wǎng)格：大多CFD 程序中，使用六面體網(wǎng)格可以使用較少的單元數(shù)量來(lái)進(jìn)行求解求解。如流體分析中，同樣的求解精度，六面體節(jié)點(diǎn)數(shù)少于四面體網(wǎng)格的一半。對(duì)任意幾何體，由于其外形通常不是很規(guī)整，難以被Sweep，因此要想得到高質(zhì)高效的六面體網(wǎng)格，需要許多步驟。如在ICEM C

6、FD中劃分六面體網(wǎng)格就比較費(fèi)時(shí)，需要對(duì)幾何體進(jìn)行切割，如下圖但對(duì)許多簡(jiǎn)單幾何，用Sweep方法是生成六面體網(wǎng)格的一種簡(jiǎn)單方式，具體可以選用的劃分方法是Sweep和Multizone。注意點(diǎn)1：多體部件“接觸面”的網(wǎng)格匹配的問(wèn)題：在Ansys中，有時(shí)候往往需要分析比較復(fù)雜的裝配體，在Design Modeler中可以將某些零件先組成一個(gè)多體部件（Multi-Body Part，實(shí)體-Body，部件-Part），即一個(gè)Part下面含有多個(gè)Body，一旦形成多體部件后，之前相互獨(dú)立的這些Bodies在后面的設(shè)計(jì)仿真中就能拓?fù)涔蚕?，在Mesh中就表現(xiàn)為它們接觸面上的網(wǎng)格是相互匹配的，不像它們相互獨(dú)立時(shí)

7、劃分網(wǎng)格是相互間沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)。這個(gè)功能是DM的亮點(diǎn)，區(qū)別于其他CAD畫(huà)圖軟件。但我們一般畫(huà)圖是在其他CAD軟件中完成，不再DM中。那如果是在Solidworks中先畫(huà)了一個(gè)單一幾何體，如下圖中的一個(gè)T型部件（命名為T(mén)臺(tái)），然后將其用“分割”命令劃分成兩部分，之后導(dǎo)入Workbench中，在Design Modeler中我們看到其被組成了一個(gè)多體部件，1Parts，2Bodies：在Mesh中我們知道對(duì)于一個(gè)多體部件其劃分網(wǎng)格時(shí)有如下特點(diǎn)： 每一個(gè)實(shí)體-Body，都獨(dú)立劃分網(wǎng)格，但在實(shí)體間的關(guān)聯(lián)仍舊被保留；實(shí)體間結(jié)點(diǎn)能夠共享，意味著兩個(gè)實(shí)體間的接觸區(qū)網(wǎng)格是連續(xù)的。其網(wǎng)格效果就將這些不同的Bodi

8、es用布爾操作變成一個(gè)Body后劃分網(wǎng)格一樣，但實(shí)際上它們是無(wú)接觸的，即沒(méi)有成為單個(gè)Body，不同Bodies間仍舊相互獨(dú)立；一個(gè)多體部件體可以由不同的材料組成；但是我們實(shí)際上將上圖所示的部件直接導(dǎo)入Mesh中劃分網(wǎng)格之后的結(jié)果如下圖所示：發(fā)現(xiàn)兩部分實(shí)體之間的網(wǎng)格并不連續(xù)，這也就是說(shuō)實(shí)際上它們并沒(méi)有形成一個(gè)多體部件，而是兩個(gè)實(shí)體（Body）都各自單獨(dú)地劃分網(wǎng)格，它們?cè)诮佑|處的結(jié)點(diǎn)位置也不一樣，不共享。 為什么？我們需要在DM中將該幾何體重新組成一次多體部件，如下圖所示，在DM中先將幾何體Explode Part，每個(gè)Body都獨(dú)立，變成2Parts，2Bodies：然后再一次From New

9、Part，重新變成一個(gè)多體部件，1Pat，2Bodies：之后再在Mesh中劃分網(wǎng)格，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)Bodies間的網(wǎng)格匹配了：造成這個(gè)的原因可能使Solidworks中的多體部件和DM中的多體部件不匹配，必須要在DM中重新進(jìn)行一次多體部件的組成操作！如果是在DM中直接畫(huà)幾何體，不會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)題。那要是我在SW中畫(huà)的是一個(gè)裝配體，不像上面例子是先畫(huà)一個(gè)單體，然后再“分割”，這會(huì)怎么樣？如下圖所示，是將一個(gè)SW中畫(huà)好的裝配體直接導(dǎo)入DM中后的結(jié)果，我們能發(fā)現(xiàn)其10個(gè)Bodies之間都是相互獨(dú)立的，并沒(méi)組成多體部件（10Parts，10Bodies）：我們將該裝配體直接劃分網(wǎng)格，由于每一個(gè)Bodies都

10、是獨(dú)立的，因此這些不同Bodies之間的網(wǎng)格也沒(méi)有匹配：現(xiàn)在在DM中將其組成一個(gè)多體部件（1Part，10Bodies）：組成多體部件后我們選取了其中top-cover，down-base，bolt-1幾三個(gè)零部件畫(huà)網(wǎng)格，結(jié)果如下圖所示：首先是輸入幾何體，然后點(diǎn)擊樹(shù)形窗口中的mesh之后，主要設(shè)置一下幾大塊內(nèi)容：2、Defaults設(shè)置確定物理場(chǎng)，一共對(duì)應(yīng)四種，Mechanical-結(jié)構(gòu)場(chǎng)，Electromagnetics-電磁場(chǎng)，CFD-流場(chǎng)，Explicit-顯示動(dòng)力學(xué)。Relevance-指網(wǎng)格相關(guān)度，數(shù)值從-100+100，代表網(wǎng)格由疏到密，不同的值對(duì)應(yīng)不同的網(wǎng)格數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)：3、Siz

11、ing（網(wǎng)格尺寸函數(shù)）設(shè)置Sizing設(shè)置中，對(duì)于不同的物理場(chǎng)選擇會(huì)稍有不同，但基本一致，下圖以Mechanical為例。（1） Use Advanced Size Function-高級(jí)尺寸函數(shù)，主要用于控制曲線/曲面在曲率較大地方的網(wǎng)格，其有如下幾種設(shè)置：off，先從邊開(kāi)始劃分網(wǎng)格，在在曲率比較大的地方細(xì)化邊網(wǎng)格，接下來(lái)再產(chǎn)生面網(wǎng)格，最后體網(wǎng)格。Curvature，由曲率法確定（細(xì)化）邊和曲面處的網(wǎng)格大小。在有曲率變化的地方，網(wǎng)格會(huì)做的比較漂亮，會(huì)自動(dòng)地加密。如下圖所示：Proximity，這將對(duì)網(wǎng)格劃分算法添加更好的處理臨近部位的網(wǎng)格，即控制模型鄰近區(qū)網(wǎng)格的生成，主要適用于窄/薄處的網(wǎng)格

12、生成。對(duì)于狹長(zhǎng)/細(xì)長(zhǎng)的幾何體，網(wǎng)格會(huì)做的比較好，但是對(duì)于曲面則不好處理，會(huì)做的失敗。Proximity and Curvature，和情況的綜合，適用于比較復(fù)雜的幾何體。如下圖所示Fixed，只以設(shè)定的大小劃分網(wǎng)格，不會(huì)根據(jù)曲率大小自動(dòng)細(xì)化網(wǎng)格。（2）Relevance Center，關(guān)聯(lián)中心代表網(wǎng)格的“粗糙，中等，細(xì)化”三種模式。其會(huì)和上面的Relevance-網(wǎng)格相關(guān)度（-100+100）一起對(duì)網(wǎng)格產(chǎn)生影響，如下圖所示：（3）Element Size，全局單元尺寸Element Size設(shè)置用于整個(gè)模型使用的單元尺寸。這個(gè)尺寸將應(yīng)用到所有的邊、面、體的劃分。當(dāng)上面高級(jí)尺寸功能（Use Ad

13、vanced Size Function）使用的時(shí)候這個(gè)選項(xiàng)不會(huì)出現(xiàn)。其缺省值（默認(rèn)值）基于 Relevance和Initial Size Seed，也可以手動(dòng)可輸入想要的值。（4）Initial Size Seed，初始尺寸種子用于控制每一部件的初始網(wǎng)格種子，對(duì)于已定義單元尺寸則被忽略。有如上所示三種模式：Active Assembly，基于這個(gè)設(shè)置，初始種子放入未抑制部件，網(wǎng)格可改變；Full Assembly，基于這個(gè)設(shè)置，初始種子放入所有裝配部件，不管抑制部件的數(shù)量。由于抑制部件網(wǎng)格不改變。Part，基于這個(gè)設(shè)置，初始種子在網(wǎng)格劃分時(shí)放入個(gè)別特殊部件。由于抑制部件網(wǎng)格不改變 。（5）S

14、moothing以及Transition，平滑和過(guò)渡Smoothing平滑網(wǎng)格，通過(guò)移動(dòng)周?chē)?jié)點(diǎn)和單元的節(jié)點(diǎn)位置來(lái)改進(jìn)網(wǎng)格質(zhì)量，平滑有助于獲得更加均勻尺寸的網(wǎng)格。下列選項(xiàng)和“網(wǎng)格劃分器開(kāi)始平滑的門(mén)檻尺度”一起控制平滑迭代次數(shù)，設(shè)置判據(jù)如下：中等（Mechanical ，CFD，Electromagnetics），高（Explicit）。Transition過(guò)渡，用于過(guò)渡控制鄰近單元增長(zhǎng)比，設(shè)置判據(jù)：緩慢（Explicit），快速（Mechanical，Electromagnetics）。（6）Span Angel Center，跨度中心角Span Angle Center設(shè)定基于邊的細(xì)化的曲度

15、目標(biāo)，網(wǎng)格在彎曲區(qū)域細(xì)分，直到單獨(dú)單元跨越這個(gè)角。有以下幾種選擇：粗糙：91°60°；中等：75°24°；細(xì)化：36°12°。4、Inflation（膨脹）設(shè)置一般而言，這里的Inflation我們不會(huì)去用它，因此Use Automatic Inflation設(shè)置為None，即初始網(wǎng)格無(wú)膨脹。等到我們?cè)诖_定局部網(wǎng)格設(shè)置時(shí)，如果對(duì)幾何體邊界處的物理?xiàng)l件感興趣，可以利用Mesh-Insert-Inflation來(lái)設(shè)置具體的膨脹。5、確定局部網(wǎng)格設(shè)置注意，上面介紹的Defaults，Sizing，Inflation三項(xiàng)設(shè)置是針對(duì)mesh全局

16、的，對(duì)整個(gè)幾何體都起作用。對(duì)于簡(jiǎn)單的幾何體，或者對(duì)于網(wǎng)格要求不高的情況，設(shè)置好前三項(xiàng)就可以了，后面的幾項(xiàng)可以先不用管?？梢缘染W(wǎng)格劃分完之后在進(jìn)行局部網(wǎng)格設(shè)定。但是實(shí)際上我們往往要對(duì)幾何體進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，這時(shí)就需要進(jìn)行“局部網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”。也就是說(shuō)，mesh的整體思路是“先進(jìn)行整體和局部網(wǎng)格控制，然后對(duì)被選的邊、面進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化”。如下圖中左側(cè)致密網(wǎng)格就是由后期局部?jī)?yōu)化得到的：具體操作為：Mesh-Insert，如下圖所示：而且在Mesh的基礎(chǔ)上每插入一項(xiàng)，都會(huì)在樹(shù)形窗口下面跳出對(duì)應(yīng)的局部網(wǎng)格設(shè)置項(xiàng)，以及每一項(xiàng)對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置窗口，如下圖所示：下面列出了可用到的局部網(wǎng)格控制（可用性取決于使用的網(wǎng)格劃分方法

17、）：尺寸-Sizing、接觸尺寸-Contact Sizing、細(xì)化-Refinement、映射面劃分-Mapped Face Meshing、匹配控制-Match Control、收縮-Pinch、膨脹-Inflation。（1）Method，設(shè)置網(wǎng)格劃分方法Automatic-自動(dòng)劃分法，是在四面體和掃掠型網(wǎng)格之間切換，取決于被劃分的幾何從整體上而言能否被掃掠，遇到不規(guī)則的地方（不能被掃掠）程序就自動(dòng)生成四面體，反之生成六面體。因?yàn)锳utomatic劃六面體是根據(jù)對(duì)“整個(gè)幾何體”而言能否被掃掠，要達(dá)到整個(gè)幾何體都能被掃的幾率是很低的，因?yàn)槲覀冇脕?lái)分析的幾何體往往沒(méi)有那么規(guī)整。由此也就帶來(lái)了

18、一個(gè)問(wèn)題，在用Automatic劃分網(wǎng)格時(shí)，往往劃出來(lái)的都是四面體，如下圖所示：Tetrahedrons-四面體網(wǎng)格，在三維網(wǎng)格中，相對(duì)而言四面體網(wǎng)格劃分是最簡(jiǎn)單的。四面體網(wǎng)格的優(yōu)缺點(diǎn)如下：Workbench中四面體網(wǎng)格的生成主要基于兩種算法：TGRID算法和ICEM CFD Tetra算法（Algorithm），這兩種算法分別對(duì)應(yīng)于下面的PathchConforming和Patch Independent，兩種四面體算法都可以用于CFD的邊界層識(shí)別。Path Conforming：默認(rèn)考慮幾何面和體生成表面網(wǎng)格，會(huì)考慮小的邊和面，基于TGRID Tetra算法由表面網(wǎng)格生成體網(wǎng)格（表面網(wǎng)格體

19、網(wǎng)格）。此方法適用于多體部件，可混合使用Patch Conforming四面體和掃掠方法共同生成網(wǎng)格，可聯(lián)合Pinch Control 功能有助于移除短邊，基于最小尺寸具有內(nèi)在網(wǎng)格缺陷。也正是由于Patch Conforming方法會(huì)考慮到幾何體中比較小的邊和面，因此像下圖中這種包含太多不同尺寸和形狀的面的幾何會(huì)使Patch Conforming 方法產(chǎn)生問(wèn)題，這時(shí)可使用Patch Independent方法的“虛擬拓?fù)溥x項(xiàng)”解決這個(gè)問(wèn)題。而且Patch Independent方法本身也更適合于質(zhì)量差的幾何體。Patch Independent：基于ICEM CFD Tetra算法，先生成體網(wǎng)

20、格并映射到表面產(chǎn)生表面網(wǎng)格（體網(wǎng)格表面網(wǎng)格）。如果沒(méi)有載荷或命名，就不考慮面和邊界（頂點(diǎn)和邊）。此法更加容許質(zhì)量差的CAD幾何體，對(duì)CAD許多面的修補(bǔ)有用，如碎面、短邊、差的面參數(shù)等。如果面上沒(méi)有載荷或者命名，就不考慮面和邊，直接將網(wǎng)格跟其它面作一體劃。如果有命名則要單獨(dú)劃分該區(qū)域網(wǎng)格Sweep-掃掠型網(wǎng)格，這種方法主要是產(chǎn)生六面體網(wǎng)格，或者棱柱型網(wǎng)格，但要注意被劃分體必須是可掃掠的，即是規(guī)則幾何體：幾個(gè)重要的設(shè)置項(xiàng)目（源面，目標(biāo)面）：在Sweep設(shè)置中，上圖中的幾項(xiàng)表示掃掠“源面/目標(biāo)面”的選擇, 以及網(wǎng)格類(lèi)型。如果選擇Manual Source則下面的Source（源面）需要手動(dòng)選擇；如果

21、設(shè)置成Manual Source and Target則源面和目標(biāo)面都需要手動(dòng)選擇。當(dāng)創(chuàng)建六面體網(wǎng)格時(shí)，先劃分“源面”再延伸到“目標(biāo)面”，其它面叫做側(cè)面?！皰呗臃较颉被颉奥窂健庇蓚?cè)面定義，源面和目標(biāo)面間的單元層是由插值法而建立并投射到側(cè)面。當(dāng)掃掠幾何包含許多扭曲/彎曲時(shí)，掃掠劃分器會(huì)產(chǎn)生扭曲單元導(dǎo)致網(wǎng)格劃分失敗。如果想知道幾何體哪些部位能被Sweep的話，可以在樹(shù)形窗中的Mesh上點(diǎn)擊右鍵，Show，可以看到幾何體Sweepable Bodies和Mappable Faces即“可被掃掠”和“可被映射”的部分（滿足條件的部位會(huì)變成綠色，如果沒(méi)有綠色則說(shuō)明不可以），如下圖所示：一個(gè)可掃掠體需滿足

22、的條件是：包含不完全閉合空間；至少有一個(gè)由邊或閉合表面連接的從“源面”到“目標(biāo)面”的路徑； 沒(méi)有硬性分割定義以致在源面和目標(biāo)面相應(yīng)邊上有不同分割數(shù)；雖然我們通過(guò)Show Sweepable Bodies可能找不到可掃掠體的軸，即系統(tǒng)顯示沒(méi)有部位可以被Sweep。但我們?nèi)耘f可以手動(dòng)設(shè)置來(lái)找到源面和目標(biāo)面，另外源面和目標(biāo)面不必是平面或平行面，也不必是等截面的。如果整個(gè)幾何體在上面Show步驟之后顯示沒(méi)有部位可以被Sweep，則我們?cè)谟肧weep方法劃分網(wǎng)格時(shí)用系統(tǒng)Program Controlled去設(shè)定源面和目標(biāo)面，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤：Multizone-多區(qū)域掃掠型，主要用來(lái)劃分六面體網(wǎng)格。其特點(diǎn)是

23、有幾何體自動(dòng)分解功能（分割功能），從而盡量使每一部分都能被掃掠，多生成六面體網(wǎng)格。如下圖，用掃掠方法，這個(gè)元件要被切成3個(gè)體來(lái)得到純六面體網(wǎng)格：我們發(fā)現(xiàn)，掃掠Sweep和多區(qū)Multizone方法的目標(biāo)均是生成六面體網(wǎng)格，對(duì)于有些幾何體而言這兩種方法都可以使用，但這兩種方法之間也有很多不同?！皰呗臃椒ā笔菃蝹€(gè)源面對(duì)單個(gè)目標(biāo)面的掃掠，很好地處理掃掠方向多個(gè)側(cè)面，需要分解幾何以致每個(gè)掃掠路徑對(duì)應(yīng)一個(gè)體?！岸鄥^(qū)方法”是自由分解方法，多個(gè)源面對(duì)多個(gè)目標(biāo)面。一般滿足下列條件時(shí)會(huì)使用多區(qū)：劃分對(duì)于傳統(tǒng)掃掠方法來(lái)說(shuō)太復(fù)雜的單體部件；需考慮多個(gè)源面和目標(biāo)面（不能使用VTs 集成一個(gè)源面/目標(biāo)面）； 關(guān)閉對(duì)源面

24、和側(cè)面的膨脹；注意，使用多區(qū)時(shí)一般把Sizing 下的Advanced Size Function關(guān)閉。Hex Dominant，六面體主導(dǎo)網(wǎng)格法。先在幾何體表面生成“四邊形主導(dǎo)”的面網(wǎng)格，然后再得到六面體，再按需要填充棱錐和四面體單元。最終往往是在模型的外面生成六面體單元，里面四面體單元。如下面所示的是用Automatic方法和Hex Dominant方法得到的兩種網(wǎng)格，可見(jiàn)Automatic方法得到的是四面體，而Hex Dominant以六面體為主：Automatic方法Hex Dominant方法Hex Dominant方法對(duì)于不可掃掠的體，要得到六面體網(wǎng)格時(shí)被推薦，在FEM 分析有用。

25、如下圖所示的幾何體，其屬于不可以被Sweepable，（怎么看能否被掃掠，見(jiàn)上面“Sweep-掃掠型網(wǎng)格”部分內(nèi)容），因此不能用Sweep方法劃分網(wǎng)格，但是能用Hex-Dominant方法盡可能多得到六面體網(wǎng)格：適用于：對(duì)內(nèi)部容積大的體有用；對(duì)體積和表面積比小的薄復(fù)雜體無(wú)用：對(duì)于CFD無(wú)邊界層識(shí)別。（2）Sizing，用于設(shè)置局部單元的大小Sizing中的Type通常采用如下兩類(lèi)：Element Size：用于設(shè)置所選中的具體某單元（體，面，邊，或頂點(diǎn)）的平均邊長(zhǎng)。Sphere of Influence：用球體來(lái)設(shè)置單元平均大小的范圍，球體中心坐標(biāo)采用的是局部坐標(biāo)系，所有包含在球體內(nèi)的實(shí)體，其

26、單元網(wǎng)格大小均按照設(shè)定的尺寸劃分。為了描述球所在位置，還對(duì)其它需要定義一個(gè)坐標(biāo)系。如下圖所示，球體部分的網(wǎng)格致密程度和其余地方很不一樣：（3）Contact Sizing，用于接觸區(qū)的網(wǎng)格設(shè)置提供一種在部件間接觸面上產(chǎn)生“近似”尺寸單元的方式（網(wǎng)格的尺寸近似但不共形），在接觸面上產(chǎn)生大小一致的網(wǎng)格有利于分析。具體設(shè)置類(lèi)型有Element Size或 Relevance：（4）Refinement，用于網(wǎng)格局部單元細(xì)化要注意的是Refinement僅對(duì)“邊，面，頂點(diǎn)有效”。另外，Refinement的標(biāo)準(zhǔn)范圍值是13，推薦使用1級(jí)別細(xì)化，這使單元邊界劃分為初始單元邊界的一半，是生成粗網(wǎng)格后，網(wǎng)格

27、細(xì)化的得到更加密的網(wǎng)格的簡(jiǎn)易方法。要注意：Refinement是打破原來(lái)的網(wǎng)格劃分，但如有原來(lái)的網(wǎng)格不是一致的，細(xì)化后的網(wǎng)格也不是一致的。盡管對(duì)單元的過(guò)渡進(jìn)行平滑處理，但是細(xì)化后仍會(huì)有不平滑的過(guò)渡。（5）Mapped Face Meshing，映射面網(wǎng)格劃分特點(diǎn)是允許在面上生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，由于進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分可以得到“很一致的網(wǎng)格”，因此對(duì)計(jì)算有益。但如果因?yàn)槟承┰虿荒苓M(jìn)行映射面網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分仍將繼續(xù)，這時(shí)將在Outline Tree 上出現(xiàn)標(biāo)志：對(duì)于一個(gè)面能不能生成映射面劃分，我們可以利用在樹(shù)形窗中的Mesh上點(diǎn)擊右鍵，Show，可以看到幾何體Mappable Faces，“可被映射”的

28、面，如果我們選擇的面不是可被映射的，則就會(huì)出現(xiàn)如上所述的圖標(biāo)。如下圖就是對(duì)圓柱面內(nèi)側(cè)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，可以看到得到了很一致的網(wǎng)格：（6）Match Control，面匹配網(wǎng)格劃分用于定義三維實(shí)體的周期面或者二維實(shí)體的周期邊，從而在“對(duì)稱(chēng)面或者對(duì)稱(chēng)邊”上劃分出一致的網(wǎng)格。尤其適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)分析。（7）Pinch，用于網(wǎng)格的收縮控制Pinch可以在劃分網(wǎng)格時(shí)自動(dòng)去除模型上的一些小特征，如邊、狹窄區(qū)等，如可在CFD 中用來(lái)移除長(zhǎng)邊，短邊和尖角。收縮只對(duì)頂點(diǎn)和邊起作用，面和體不能收縮。Mesh-右鍵-Create Pinch Controls可以讓程序自動(dòng)尋找并去除幾何體上的一些小特征，之前要在

29、Defeaturing（特征清除）中設(shè)置好Pinch Tolerance（收縮容差），收縮容差要小于局部最小尺寸（Minimum Edge Length）。如下圖所示，此時(shí)得到的Pinch結(jié)果數(shù)一般比較多。如果想單獨(dú)對(duì)幾何體某個(gè)點(diǎn)或邊進(jìn)行網(wǎng)格收縮，則Mesh-Insert Pinch。下圖是執(zhí)行完Create Pinch Controls之后的網(wǎng)格圖對(duì)比，表面上沒(méi)什么差異，但實(shí)際上清除前Nodes-32061，Elements-16714；清除后Nodes-30155，Elements-15718。以下網(wǎng)格方法支持收縮特性：Patch Conforming四面體，薄實(shí)體掃掠，六面體控制劃分，四

30、邊形控制表面網(wǎng)格劃分，所有三角形表面劃分。（8）Inflation，膨脹層，用于邊界層網(wǎng)格劃分加密一些物理參數(shù)在邊界層處的梯度變化很大，如流體場(chǎng)中的管道，其管道內(nèi)外側(cè)的物理參數(shù)是很不一樣的。為了精確地描述這些參數(shù)，Inflation能夠?qū)⑦吔鐚犹幍木W(wǎng)格密度變得較密一些，一般在CFD分析中處理邊界層處的網(wǎng)格常用Inflation方法。當(dāng)然，如果在有限元分析中對(duì)“表面邊界層處”的結(jié)果感興趣，我們也可以用Inflation方法來(lái)對(duì)邊界處的網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化。典型的CFD中，膨脹是由邊界法向的擠壓面邊界網(wǎng)格轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可實(shí)現(xiàn)從膨脹層到內(nèi)部網(wǎng)格的平滑過(guò)渡。上圖中表示的是Inflation的設(shè)置選項(xiàng)：Geom

31、etry-作用的幾何體，上圖中選擇了整個(gè)幾何體；Boundary-邊界層所在的面（CFD中就是流體場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的管壁，即物理參量變化很大的界面），上圖中選擇了整個(gè)幾何體的外表面，如紅色部分所示； Inflation Option-膨脹選項(xiàng)：a. Smooth Transition-平滑過(guò)渡（默認(rèn)），使用局部四面體單元尺寸計(jì)算每個(gè)局部的初始高度和總高度以達(dá)到平滑的體積變化比。每個(gè)膨脹的三角形都有一個(gè)關(guān)于面積計(jì)算的初始高度，在節(jié)點(diǎn)處平均。這意味著對(duì)一均勻網(wǎng)格，初始高度大致相同，而對(duì)變化網(wǎng)格初始高度也是不同的；b.總厚度，用Number of Layers 的值和Growth Rate 控制以獲得Max

32、imum Thickness值控制的總厚度。不同于Smooth Transition 選項(xiàng)的膨脹，Total Thickness選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量；c.第一層厚度，用First Layer Height，Maximum Layers和Growth Rate 控制生成膨脹網(wǎng)格。不同于Smooth Transition選項(xiàng)的膨脹，F(xiàn)irst Layer Thickness選項(xiàng)的膨脹其第一膨脹層和下列每一層的厚度是常量。Transition Ratio-過(guò)渡比：指膨脹層最后單元層和四面體區(qū)域第一單元層間的體尺寸改變。當(dāng)求解器設(shè)置為CFX時(shí)，默認(rèn)的Transition Ra

33、tio是0.77。對(duì)其它物理選項(xiàng)，如設(shè)置為Fluent的CFD，默認(rèn)值是0.272。（因?yàn)镕luent 求解器是單元為中心的，其網(wǎng)格單元等于求解器單元，而CFX 求解器是頂點(diǎn)為中心的，求解器單元是雙重節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格構(gòu)造的，因此會(huì)發(fā)生不同的處理）Maximum Layers-邊界層的層數(shù)；Growth Rate-指后一層比前一層厚幾倍，如設(shè)置成1則每一層的厚度都是一樣的。Inflation Algorithm-膨脹算法：Pre-前處理，采用TGrid 算法，為默認(rèn)設(shè)置。首先表面網(wǎng)格膨脹，然后生成體網(wǎng)格。不支持鄰近面設(shè)置不同的層數(shù)，可應(yīng)用于掃掠和 2D 網(wǎng)格劃分。Post-后處理，ICEM CFD 算法

34、，使用一種在四面體網(wǎng)格生成后作用的后處理技術(shù)，只對(duì)Patching Conforming和Patch Independent 四面體網(wǎng)格有效。沒(méi)有Inflation之前的網(wǎng)格劃分Inflation之后的網(wǎng)格劃分Inflation之后的網(wǎng)格劃分剖面圖（注意邊界處）6、檢查網(wǎng)格質(zhì)量在Details of mesh下有一項(xiàng)Statistics中有mesh metric，默認(rèn)的是None。點(diǎn)開(kāi)后，就會(huì)看到里面有幾個(gè)檢查項(xiàng)目：復(fù)雜幾何區(qū)域的網(wǎng)格單元會(huì)變扭曲。劣質(zhì)的單元會(huì)導(dǎo)致劣質(zhì)的結(jié)果，或者在某些情況無(wú)結(jié)果！Skewness是上面檢查方法中一個(gè)重要的度量，是單元相對(duì)其理想形狀的相對(duì)扭曲度量，其取值如下：在

35、檢查網(wǎng)格質(zhì)量時(shí)，如果我們需要看具體某個(gè)數(shù)值下網(wǎng)格數(shù)量的分布，則點(diǎn)擊右側(cè)下部的Bar即可，如下圖所示：此外，在在網(wǎng)格劃分程序中，如果想看幾何體某一截面的網(wǎng)格劃分情況，找到工具欄的“New section plane”按鈕，然后在幾何體中畫(huà)出一個(gè)剖面。可顯示：位于截面任一邊的單元，切割或完整的單元，截面上的單元，并且可使用多個(gè)截面來(lái)查看網(wǎng)格情況。若想顯示完整的立體單元，則點(diǎn)擊下圖中的小立體塊，如果不想顯示剖面圖了，則將下圖中小框里面勾去掉即可。在Workbench中調(diào)用ICEM CFD（流沙）：自從ANSYS 12.0之后，ICEM CFD就從Workbench中被分離出去，作為一個(gè)獨(dú)立的程序使用了，取而代之的是Mesh模塊。新版本13.0的Mesh模塊功能已經(jīng)相當(dāng)強(qiáng)大，足夠應(yīng)付工程需要了。但是有許多人還是用不習(xí)慣Mesh模塊的操作方