内容发布更新时间 : 2024/11/9 2:40:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
Workbench Mesh网格划分分析步骤
网格划分工具平台就是为ANSYS软件的不同物理场和求解器提供相应的网格文件，Workbench中集成了很多网格划分软件/应用程序，有ICEM CFD，TGrid，CFX，GAMBIT，ANSYS Prep/Post等。网格文件有两类： ①有限元分析（FEM）的结构网格：
结构动力学分析，电磁场仿真，显示动力学分析（AUTODYN，ANSYS LS DYNA）；
②计算流体力学（CFD 分析）分析的网格：用于ANSYS CFX，ANSYS FLUENT，Polyflow；
这两类网格的具体要求如下：
（1）结构网格：
①细化网格来捕捉关心部位的梯度，例如温度、应变能、应力能、位移等； ②大部分可划分为四面体网格，但六面体单元仍然是首选； ③有些显示有限元求解器需要六面体网格；
④结构网格的四面体单元通常是二阶的（单元边上包含中节点）；
（2）CFD网格：
①细化网格来捕捉关心的梯度，例如速度、压力、温度等；
②由于是流体分析，网格的质量和平滑度对结果的精确度至关重要，这导致较大的网格数量，经常数百万的单元；
③大部分可划分为四面体网格，但六面体单元仍然是首选，流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。
④CFD网格的四面体单元通常是一阶的（单元边上不包含中节点）
一般而言，针对不同分析类型有不同的网格划分要求：
①结构分析：使用高阶单元划分较为粗糙的网格；
②CFD：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）；
③显示动力学分析：需要均匀尺寸的网格；
物理选项 实体单元默认中结点 关联中心缺省值 Coarse Coarse Medium Coarse 平滑度 过渡 Mechanical CFD Electromagnetic Explicit Kept Dropped Kept Dropped Medium Medium Medium Fine Fast Slow Fast Slow 注：上面的几项分别对应Advanced中的Element Midside Nodes，以及Sizeing中的
Relevance Center，Smoothing，Transition。
网格划分的目的是对CFD (流体) 和FEM (结构) 模型实现离散化，把求解域分解成可得到精确解的适当数量的单元。
用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。细密的网格可以使结果更精确，但是会增加CPU计算时间和需要更大的存储空间，特别是有些不必要的细节会大大增加分析需求。而有些地方，如复杂应力梯度区域，这些区域需要高密度的网格，如下图所示。一般而言，我们需要特别留意几何体
中物理量变化特别大的区域，这些地方的网格需要划分得细密一些！
在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变的密度（例如，当网格细化后解没有什么改变），收敛控制可以达到这样的目的。
注意：细化网格不能弥补模型不准确的假设和输入引起的错误。
网格划分的好坏对后面的求解有十分重要的影响，上图例子列举了一个集流管固体铸件中不收敛的热场。很明显劣质单元区域的分析不可能得到切合实际的数据场。
下面是几种典型网格的形状示意图，其中“四面体网格”和“六面体网格”是主要类型：
（1）四面体网格：
①可以快速地、自动地生成，并适合于复杂几何。如选用网格划分方法中的Automatic，对于一般几何体外形不那么规整，难以被Sweep，因此很难生成六面体网格，这时选用Automatic方法能快速生成四面体网格；
②有等向细化特点，如为捕捉一个方向的梯度，网格将在所有的三个方向细化，这会导致网格数量迅速上升；
③边界层有助于面法向网格的细化，但2-D中仍是等向的（表面网格）。 （2）六面体网格：
①大多CFD 程序中，使用六面体网格可以使用较少的单元数量来进行求解求解。如流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。
②对任意几何体，由于其外形通常不是很规整，难以被Sweep，因此要想得到高质高效的六面体网格，需要许多步骤。如在ICEM CFD中划分六面体网格就比较费时，需要对几何体进行切割，如下图所示：
但对许多简单几何，用Sweep方法是生成六面体网格的一种简单方式，具体可以选用的划分方法是Sweep和Multizone。
注意点1：多体部件“接触面”的网格匹配的问题：
在Ansys中，有时候往往需要分析比较复杂的装配体，在Design Modeler中可以将某些零件先组成一个多体部件（Multi-Body Part，实体-Body，
部件-Part），即一个Part下面含有多个Body，一旦形成多体部件后，之前
相互独立的这些Bodies在后面的设计仿真中就能拓扑共享，在Mesh中就表现
为它们接触面上的网格是相互匹配的，不像它们相互独立时划分网格是相互间没有任何关联。这个功能是DM的亮点，区别于其他CAD画图软件。
但我们一般画图是在其他CAD软件中完成，不再DM中。那如果是在Solidworks中先画了一个单一几何体，如下图中的一个T型部件（命名为T台），然后将其用“分割”命令划分成两部分，之后导入Workbench中，在Design Modeler中我们看到其被组成了一个多体部件，1Parts，2Bodies：
在Mesh中我们知道，对于一个多体部件其划分网格时有如下特点： ①每一个实体-Body，都独立划分网格，但在实体间的关联仍旧被保留； ②实体间结点能够共享，意味着两个实体间的接触区网格是连续的。其网格效果就将这些不同的Bodies用布尔操作变成一个Body后划分网格一样，但实际上它们是无接触的，即没有成为单个Body，不同Bodies间仍旧相互独立；
③一个多体部件体可以由不同的材料组成；
但是我们实际上将上图所示的部件直接导入Mesh中划分网格之后的结果如下图所示：