Workbench網格劃分Chapter4PPT課件

1、Common Mesh ControlsTraining Manual概述 網格劃分流程 物理環(huán)境設置 全局網格控制相關性和關聯中心單元尺寸初始網格種子平滑和過渡跨角中心高級尺寸功能 局部網格控制邊, 面, 和體的尺寸影響球和體接觸尺寸映射面劃分匹配控制細化收縮控制 膨脹 作業(yè) 4.1 全局和局部網格控制 作業(yè) 4.2 映射面劃分和掃掠劃分4-2第1頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual網格劃分程序1. 設置目標物理環(huán)境 (結構, CFD, 等)。自動生成相關物理環(huán)境的網格 (如FLUENT, CFX, 或 Mechanical)2. 設定網格劃分方

2、法3. 定義網格設置 (尺寸, 控制, 膨脹, 等.)4. 為方便使用創(chuàng)建命名選項5. 預覽網格并進行必要調整6. 生成網格7. 檢查網格質量8 8. 準備分析的網格4-3第2頁/共85頁物理優(yōu)先選項自動設置下列各項.實體單元默認中節(jié)點關聯中心缺省值平滑度過渡力學分析保留粗糙中等快CFD消除粗糙中等慢電磁分析保留中等中等快顯示分析消除粗糙高慢Common Mesh ControlsTraining Manual物理設置 不同分析類型有不同的網格劃分要求 結構分析 使用高階單元劃分較為粗糙的網格 CFD 好的, 平滑過渡的網格, 邊界層轉化 不同CFD 求解器也有不同的要求 顯示動力學分析 需要

3、均勻尺寸的網格 通過設定物理優(yōu)先選項，設置的缺省值4-4第3頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual物理設置 Mechanical CFD4-5第4頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining ManualMechanical的缺省網格設置4-6第5頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining ManualCFD的缺省網格設置作用于邊和面作用于體作用于所有幾何4-7第6頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual無高級尺寸功能作用于邊4-8第7頁/共85頁Common

4、 Mesh ControlsTraining Manual跨度中心 粗糙4-9第8頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual快速過渡4-10第9頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual保留中節(jié)點作用4-11第10頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual形狀檢查作用 劃分的節(jié)點和單元數和默認的 Mechanical 網格一致4-12第11頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual網格質量 Mechanical 設置 CFD 設置4-1

5、3第12頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual網格尺寸策略：力學分析 用最小輸入的有效方法解決關鍵的特征 定義或接受少數全局網格尺寸設置缺省值 用 Relevance 和 Relevance Center進行全局網格調整 如有需要, 可對體, 面, 邊, 影響球定義尺寸，對網格生成的尺寸設置施加更多的控制4-14第13頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual網格尺寸策略: CFD 在必要區(qū)域依靠Advanced Size Functions 細化網格 Curvature (默認的) Proximity 識別模

6、型的最小特征 設置能有效識別特征的最小尺寸 如果導致了過于細化的網格 在最小尺寸下作用一個硬尺寸 使用收縮控制來去除小邊和面 確保收縮容差小于局部最小尺寸 如有需要, 可對體, 面, 邊或影響體定義軟尺寸，對網格生成的尺寸設置施加更多的控制4-15第14頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual相關性和關聯中心 拖動滑塊實現細化或粗糙的網格粗糙中等細化00-100相關性100-1001000-1001004-16第15頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual全局單元 尺寸 Element Size設置整個模型使用

7、的單元尺寸。這個尺寸將應用到所有的邊, 面, 和體的劃分。當高級尺寸功能使用的時候這個選項不會出現 缺省值基于 Relevance和Initial Size Seed 可輸入想要的值4-17第16頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual初始尺寸種子 初始尺寸種子 控制每一部件的初始網格種子. 已定義單元尺寸則被忽略 Active Assembly: 基于這個設置，初始種子放入未抑制部件。網格可以改變 Full Assembly: 基于這個設置，初始種子放入所有裝配部件，不管抑制部件的數量。由于抑制部件網格不改變 。 Part: 基于這個設置，初始種子在

8、網格劃分時放入個別特殊部件。由于抑制部件網格不改變。4-18第17頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual平滑和過渡 平滑 (Advanced Size Function 是關閉的) 平滑網格是通過移動周圍節(jié)點和單元的節(jié)點位置來改進網格質量。下列選項和網格劃分器開始平滑的門檻尺度一起控制平滑迭代次數. 中等 (Mechanical) 中等 (CFD, Emag) 高 (Explicit ) 過渡 (Advanced Size Function是關閉的) 過渡控制鄰近單元增長比 緩慢(CFD, Explicit) 產生網格過渡 快速 (Mechanica

9、l, Emag)產生網格過渡4-19第18頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual跨度中心角 Span Angle Center 設定基于邊的細化的曲度目標. 網格在彎曲區(qū)域細分，直到單獨單元跨越這個角. 有以下幾種選擇: 粗糙 91 to 60 中等 75 to 24 細化 36 to 12 只在 Advanced Size Function 關閉時使用4-20第19頁/共85頁Common Mesh Controls跨角中心Training Manual45124-21第20頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Ma

10、nual高級尺寸功能 無高級尺寸功能時, 根據已定義的單元尺寸對邊劃分網格, 對 curvature 和proximity,細化，對缺陷和收縮控制進行調整, 然后通過面和體網格劃分器 標準尺寸功能 高級尺寸功能4-22第21頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual高級尺寸功能 選項和默認值: Proximity 與 Curvature Curvature (默認) 缺省值18度 Proximityy 缺省值每個間隙3 個單元(2D和3D) 缺省精度：0.5 如果proximity 不允許就增大到 14-23第22頁/共85頁Common Mesh Co

11、ntrolsTraining Manual高級尺寸功能 有curvature 有 curvature 和 proximity (5 cells in gap)4-24第23頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual高級尺寸功能: 曲度4-25第24頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual高級尺寸功能: 固定的 curvature 或 proximity 的出現導致沒有局部細化，局部網格尺寸必須由網格控制來設定 按照定義的增長比網格產生等級尺寸4-26第25頁/共85頁Common Mesh ControlsTra

12、ining Manual局部網格控制 下面列出了可用到的局部網格控制 (可用性取決于使用的網格劃分方法) 尺寸 接觸尺寸 細化 映射面劃分 匹配控制 收縮 膨脹4-27第26頁/共85頁EntityElementSize#ofElem.DivisionSphereofInfluenceBodiesxxFacesxxEdgesxxxVerticesxCommon Mesh ControlsTraining Manual局部尺寸 局部尺寸: “Element Size”定義體, 面, 邊,或頂點的平均單元邊長 “Number of Divisions” 定義邊的單元分數 球體內的“Sphere o

13、f Influence” 單元給定平均單元尺寸 以上可用選項取決于作用的實體 如使用了高級尺寸功能選項會不同4-28第27頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 局部尺寸: “Element Size”定義面的平均單元邊長 球體內的“Sphere of Influence” 單元給定平均單元尺寸 除了頂點,影響球，對其它需要定義一個坐標系4-29第28頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 單元尺寸4-30第29頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual影

14、響球 坐標系4-31第30頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸 影響球4-32第31頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual只作用于一個面面尺寸: 作用效果 面尺寸 (影響球)已定義的“Sphere ofInfluence” 面尺寸 (紅色所示) .位于球內的單元具有一給定的平均單元尺寸.一常規(guī)影響球 (Point Sizing) 控制所有可觸及面的網格作用于3個面 可選擇多個實體 所有球體內的作用實體受設定的尺寸的影響4-33第32頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining

15、 Manual具有高級尺寸功能的面尺寸4-34第33頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual尺寸功能的作用尺寸 在已劃分實體上 邊,面,體 硬的 尺寸是常數 偏置(邊) 可用于指定小于最小尺寸的尺寸 軟的 尺寸是最大的 局部曲角 局部增長比(值得小于全局的)4-35第34頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual邊尺寸 邊尺寸(偏置) 可通過對一個端部，兩個端部或中心的偏置把邊離散化 考慮: 如圖所示的源面使用了掃掠網格 源面的兩對邊定義了邊尺寸. 偏置邊尺寸以在邊附近得到更細化的網格4-36第35頁/共85頁C

16、ommon Mesh ControlsTraining Manual頂點尺寸 頂點尺寸 頂點也可以定義尺寸 頂點尺寸即模型的一個頂點定義為影響球的中心. 尺寸將定義在球體內所有實體上4-37第36頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual具有尺寸功能的影響體 影響體 影響體(BOI)只在高級尺寸功能打開的時候被激活 BOI 可以是任何的CAD 線,面或實體 BOI 沒有劃分網格,只是作為一個常尺寸的發(fā)起者 實現: 拾取幾何 拾取影響體 指定參數 Element size Local growth rate4-38第37頁/共85頁Common Mesh

17、ControlsTraining Manual接觸尺寸 接觸尺寸 提供一種在部件間接觸面上產生近似尺寸單元的方式 (網格的尺寸近似但不共形) 對給定接觸區(qū)域可定義“Element Size” 或 “Relevance”在這個例子中, 兩部件間接觸區(qū)域定義了一個接觸尺寸(通過Element Size). 接觸區(qū)域的網格現在是一致的.4-39第38頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual細化 細化單元細化即劃分現有網格對面, 邊和頂點有效對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

18、網格, 然后在指定位置單元細化.細化水平可從1 (最小的) 到3 (最大的)改變.細化水平 “1”將初始網格單元的邊一分為二.由于不能使用膨脹，對CFD不推薦如例子所示, 左邊采用了細化水平 1 而右邊保留了缺省網格設置.4-40第39頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual映射面劃分 映射面劃分 在面上允許產生結構網格: 下面例子中,映射面劃分的內部圓柱面有更均勻的網格模式. 如果面由于任何原因不能映射劃分, 劃分會繼續(xù)，但可從樹狀略圖中圖標上看出4-41第40頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual映射面劃

19、分 映射面劃分 如果選擇的映射面劃分的面是由兩個回線定義的, 就要激活徑向的分割數。掃掠時指定穿過環(huán)形區(qū)域的分割數。 這用來產生多層單元穿過薄環(huán)面4-42第41頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual匹配控制 匹配控制 典型的旋轉機械，周期面的匹配網格模式方便循環(huán)對稱分析切割邊界全模型匹配面循環(huán)對稱模型4-43第42頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual建立匹配控制 匹配控制 (過程): 在Mesh分支下插入“Match Face Meshing” 控制 識別對稱邊界的面 識別坐標系 (Z 軸是旋轉軸)Rot

20、ation CS4-44第43頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual匹配控制和高級尺寸功能區(qū)域高級尺寸功能信息也是匹配的區(qū)域尺寸加在任一邊得到同一結果周期匹配只需要一個坐標系周期匹配可以處理普通的邊 , 多樣面和膨脹層4-45第44頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual收縮控制 定義了收縮控制,網格生成時會產生缺陷 . 收縮只對頂點和邊其作用; 面和體不能收縮. 以下網格方法支持收縮特性:Patch Conforming 四面體薄實體掃掠六面體控制劃分四邊形控制表面網格劃分所有三角形表面劃分4-46第45頁

21、/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual自動收縮控制4-47第46頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual自動收縮生成 用戶在一已定義尺寸下收縮來移除導致差的單元質量的特征 收縮容差要小于局部最小尺寸 可在 CFD 中用來移除 長邊 短邊 尖角4-48第47頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual膨脹選項 使用自動膨脹 程序化控制 所有面無命名選項 共享體間沒有內部面 膨脹選項 平滑過渡 (對 2D 和四面體劃分是默認的） 第一層厚度 總厚度 (對其它是默認的) 膨脹算法

22、 前處理 (TGrid) 對Tri/Patch conforming Tet/Sweep 后處理 (ICEM CFD) 對Patch non-conforming Tetra 沖突避免 壓縮(對 Fluent默認) Stair-Step (對 CFX默認) 其它詳細設置見第 5章4-49第48頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual四面體和多區(qū)的膨脹 膨脹 當網格方法設置為四面體或多區(qū)，通過選擇想要膨脹的面，膨脹層可作用于一個體或多個體4-50第49頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual掃掠網格的膨脹 對掃掠

23、網格,通過選擇源面上要膨脹的邊來施加膨脹Src/Trg Selection 因此需要設置為Manual Source 或ManualSource and Target4-51第50頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual生成網格 生成網格 生成完整體網格 預覽表面網格 對大多數方法 (除 Tetrahedral Patch Independent 方法), 這個選項更快. 因此它通常首選用來預覽表面網格 . 如果由于不能滿足單元質量參數網格生成失敗, 預覽表面網格是有用的 它允許你看到表面網格, 因此可看到需要改進的地方4-52第51頁/共85頁Com

24、mon Mesh ControlsTraining Manual截面位面 在網格劃分程序中, 截面位面可顯示內部的網格 找到工具欄的 “New section plane” 按鈕 可顯示 位于截面任一邊的單元 切割或完整的單元 位面上的單元 可使用多個位面4-53第52頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 外部網格4-54第53頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 創(chuàng)建截面位面, 顯示一邊4-55第54頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual截面

25、位面 轉換顯示截面位面邊4-56第55頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面 顯示完整單元4-57第56頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual命名選項 命名選項允許用戶對頂點, 邊,面, 或體創(chuàng)建組 命名選項可用來定義網格控制, 施加載荷和結構分析中的邊界等 命名選項將在網格輸入到CFX-Pre 或Fluent時，以域的形式出現 在定義接觸區(qū)，邊界條件等時可參考，提供了一種選擇組的簡單方法 用來方便膨脹的程序化控制 注意: 一組命名選項中只能有一種類型的實體. 例如,頂點和邊不能在同一命名選項中存在

26、. 命名選項組可從 DesignModeler 和某些 CAD系統(tǒng)中輸入4-58第57頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual命名選項 對隱藏或顯示的幾何或網格，命名選項的可見性可以觸發(fā)和關閉4-59第58頁/共85頁作業(yè)4.1網格尺寸和質量的全局和局部控制作用4-60第59頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual目標 這個作業(yè)舉例說明全局和局部網格尺寸控制的使用，包括高級尺寸功能中Curvature 和 Proximity 的使用 幾何含有薄壁區(qū)域和局部高曲率區(qū)域4-61第60頁/共85頁Common Mes

27、h ControlsTraining Manual定義幾何1. 從指南文件夾將 tee.agdb 文件復制進你的工作目錄2. 啟動Workbench雙擊右邊工具箱Component Systems面板的Mesh項3. 右擊項目示圖區(qū)中Mesh項中Geometry并選擇 Import Geometry/Browse4. 瀏覽復制的tee.agdb文件并點擊Open5. 注意這時Geometry有一個綠色對號標記，暗示幾何已經被定義4-62第61頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual網格劃分選項7. 右擊Mesh 并點擊Edit來打開網格劃分8 8. 在

28、右邊Meshing Options 面板中,設置Physics Preference為 Mechanical 和Mesh Method 為Patch ConformingTetrahedrons 并點擊 OK.9. 看 Mesh 略圖，核實已對一幾何體指定Patch Conforming方法4-63第62頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining ManualMechanical默認網格10. 左擊 Mesh展開 Sizing 和 Statistics 項。對Mesh Metric選擇Skewness。 右擊 Mesh并生成網格。 注意網格的粗糙度和統(tǒng)計學.4-64第

29、63頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining ManualCFD 網格11. 將 Physics Preference改為CFD ，SolverPreference改為 Fluent. 檢驗高級尺寸選項設置為 Curvature12. 右擊 Mesh 并生成網格. 注意到更加細化的網格和網格統(tǒng)計學中的改進.4-65第64頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual截面位面13. 確定模型的視圖方向使其邊如圖所示. 點擊new section plane 圖標14. 繪制一個截面位面從中間向下分開分開模型。確定模型的視圖方向使其平

30、行于三通管的軸。點擊顯示完整單元的圖標。注意這里只有一個單元穿過薄區(qū)域的厚度方向4-66第65頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual添加接近感15. 點擊 Use Advanced Size Function 改變設置為 On:Proximity and Curvature. 這將對網格劃分算法添加更好的處理臨近部位的網格16. 保留Section Plane 激活時的視圖。 再次生成網格(這需要一些時間)。 注意這里厚度方向有多個單元并且網格數量大大增加。4-67第66頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manua

31、l增大最小尺寸17. 點擊網格設置中最小尺寸設置，在Min Size中輸入0.005。18. 重新生成網格。注意這里厚度方向仍然有多個單元但網格數量相當少。4-68第67頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual使用面尺寸19. 使 Advanced Size Function 設置回Curvature 并關掉 section plane20. 右擊Outline中 mesh 并插入 Sizing。 拾取如圖的外部圓柱面再點擊 Apply。4-69第68頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸21. 設置

32、element size為0.005 m。重新生成網格， 注意到所選面的網格比鄰近面的網格要細。4-70第69頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual面尺寸22. 重新激活 Section Plane ，并使視圖方向平行于三通管的軸。 注意這里只在面尺寸激活的截面厚度方向有多個單元4-71第70頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual影響球的坐標系23. 右擊 Coordinate Systems 并插入一個 坐標系。 設置Global Coordinates的Define By選項 ，在Origin X, Y

33、,和Z中分別輸入 0 m, 0.1 m, 和 0.08 m) 。 關掉 SectionPlane, 坐標系如下圖所示.4-72第71頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual體尺寸 (影響球)24. 通過右擊禁止 Face Sizing。25. 右擊Mesh 插入 Sizing。 拾取體并設置 Type 為Sphere of Influence。 點擊Sphere Center 輸入盒選擇創(chuàng)建的坐標系.4-73第72頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual體尺寸26. 設置 Sphere Radius 為 0.0

34、1 m 和 Element Size 為0.005 m. 顯示的模型會更新以預覽影響球的范圍.4-74第73頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual體尺寸27. 在Section Plane關閉情況下重新生成網格. 注意影響球的有限范圍.4-75第74頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual體尺寸28. 再次激活 Section Plane 并旋轉視圖使其平行于軸.注意這里只在影響球附近的截面厚度方向有多個單元4-76第75頁/共85頁作業(yè) 4.2薄環(huán)的映射面劃分和掃掠劃分的邊尺寸4-77第76頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manual目標 這個作業(yè)舉例說明通過掃掠網格的映射面劃分的使用和作用，強迫薄環(huán)厚度上的徑向份數 在源面和目標面的邊上也設置了邊尺寸，有助于生成高質量的網格4-78第77頁/共85頁Common Mesh ControlsTraining Manua