ANSYS ICEMCFD自动体网格生成.ppt

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1、11.0 New Features1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.11.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryInventory#0023821-1自动体网格划分自动体网格划分1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-211.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0体网格划分体网格划分自动创建三维网格单元填充空间一般为“非结构”主要为 四面体

2、网格全三维分析二维分析不能真实模拟内/外流动模拟结构化实体建模热应力更多内容!标准流程从几何开始Octree tetra（八叉树四面体）Robust（鲁棒性）Walk over featuresCartesian（迪卡尔）最快必须设定尺寸从已存在的网格开始Delauney/T-grid快速Advancing Front梯度光顺，尺寸过渡六面体核心网格全六面体同时存在几何和面网格部分模型已存在网格增长层“棱柱”“多区域”Block1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-311.0 New FeaturesANS

3、YS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格计算网格 完成网格 体网格生成棱柱网格(可选)作为分开的过程也可以随四面体网格生成自动划分 一般步骤一般步骤首先设置体网格参数全局参数设置 体网格参数选择网格类型在网格类型下选择网格生成方法为特定方法设置选项设定网格尺寸全局作为面网格局部局部/面/线 网格 设置作为面网格限于从几何开始Octree（叉树）Cartesian（迪卡尔）定义体区域一般在复杂模型上进行Octree划分多区域定义密度区域(可选)在体内几何不真实存在的区域定义网格尺寸导入/创建表面网格作为面网格对于 Delauney,Advanc

4、ing Front,T-grid,Hex-Dominant所有这些类型采用全局和局部网格设置，从几何开始自动创建网格而不需要用户干预，如果有疑问，可以先生成面网格，然后从面网格开始。1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-411.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0定义材料点定义材料点 定义体区域可选用于复杂几何多体区域几何-创建体材料点两点中心任意选择两点使其中点在体区域内首选在特定点通过体内点在体内定义体区域由拓扑关系通

5、过设置封闭曲面定义体必须首先建立诊断拓扑整个模型自动定义所有体已经选择的面用户从封闭体选择面1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-511.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格类型网格类型四面体/混合最普遍四面体带有六面体核心网格六面体网格(cartesian)填充主要区域四面体(阵面推进法则)用来填充表面或棱柱层和六面体核心网格之间的区域四面体和六面体网格间采用金字塔过渡有附面层从三角形表面网格生成棱柱层从四边形面网格

6、生成六面体网格四面体/或六面体核心网格填充内部区域金字塔覆盖四边形区域六面体核或六面体附面层与结构六面体网格合并的混合网格纯四面体有棱柱层的四面体四面体/棱柱层/六面体核心网格1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-611.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格类型网格类型六面体为主的网格从已存在的四边形面网格开始近表面的六面体网格质量较好有时内部网格质量稍差能够很好满足静态变形要求笛卡尔自动纯六面体Rectilinear

7、 mesh阶梯梯度体适应最快速创建体网格方法1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-711.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格生成方法网格生成方法四面体/混合 鲁棒性 (八叉树)和面网格一样 Patch Independent保留体内四面体网格如果已经有复杂的不干净的几何不想花太多时间处理几何不想花太多时间仔细化面网格不想花时间修补简化几何只需要在几何上设置适当的尺寸PartsSurfacesCurves1/10/20

8、07 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-811.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0八叉树方法八叉树方法 Octree 几何几何网格细节网格忽略狭长面ICEM Tetra 使用 独立于几何小面的 Octree 方法体网格 首先生成独立于几何模型的体网格网格节点映射到模型表面、线和点上同时产生表面网格 网格与几何表面的构成不关联不是表面上所有的边需要捕捉隐藏线/点DeleteFilter points/curves under Build

9、Diagnostic Topology1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-911.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0八叉树四面体网格对几何的需求八叉树四面体网格对几何的需求需要封闭的几何模型需要封闭的几何模型Build Diagnostic Topology查找丢失的面查找洞和缝隙四面体能忽略小于当地网格尺寸的缝隙推荐捕捉几何的特征线和点推荐捕捉几何的特征线和点推荐定义区域的材料点推荐定义区域的材料点对于简单的几何，四

10、面体网格生成器能够自动生成物质点设置全局、表面和线段的网格参数设置全局、表面和线段的网格参数注意网格数量信息 几何修复工具能快速几何修复工具能快速找到问题并予以解决找到问题并予以解决丢失入口面丢失入口面高亮黄边显示洞的存在高亮黄边显示洞的存在1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1011.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0使用点和线特征使用点和线特征 引入几何模型不包括点和线不包括点和线仅在表面设定网格大小仅在表面设定网

11、格大小粗化的网格忽略了几何细节粗化的网格忽略了几何细节曲线和点影响网格捕捉几何的能力!创建拓扑创建拓扑 能容易地捕捉几何的特征线与点曲线和点包括曲线和点包括 网格参数在面和线上设置网格参数在面和线上设置捕捉了网格细节1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1111.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0Octree 选项选项设置选项:全局网格设置 体网格参数作为后台运行作为独立过程运行.图形界面保持交互式.快速过渡从粗网格到细

12、网格快速过渡减少网格量Edge Criterion（边评判）通过一个因子细分网格比设定参数能更好的捕捉几何外形定义 Thin cuts处理细缝、尖角的工具用户选择一对部件解决两个相邻面的单元突越光顺网格生成后自动光顺粗化更多细节请见帮助手册1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1211.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0Octree 选项选项运行选项:计算网格 体网格参数创建棱柱层部件网格设置后开始四面体网格完成后立即开

13、始在现有的四面体网格上生成创建六面体核心网格保留表面网格（或棱柱层），抛弃四面体网格迪卡尔网格填充体内部金字塔过渡输入选择几何选择所有可见一个一个部件进行每个部件网格独立部件之间网格非一致从文件开始选择tin文件使用已有的网格选择已经生成面网格的部件采用一致性匹配八叉树体网格和面网格1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1311.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0基于曲率变化的网格自适应加密基于曲率变化的网格自适应加密基

14、于曲率网格细分八叉树自动细分以捕捉几何细部特征，细分的网格小于表面设定的网格 输入尺寸需要与 Scale Factor相乘，该值是网格细分的下限主要用于几何形状确定网格大小，避免了对每一对象设定网格参数Natural Size:与 Factor 相乘得到全局最小的网格尺寸设定网格尺寸（Prescribed element size）:表面/曲线的最大网格参数与比例因子相乘得到的实际网格尺寸设定网格尺寸足够了在曲率变化段网格自动细分1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1411.0 New FeaturesA

15、NSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0曲率自适应曲率自适应Prescribed sizeMin size limitRefinement=12加密沿圆上布置的网格数量避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数量极其大沿圆布置的网格数量达到设定值后即停止增长不会低于网格Natural size的网格例子例子采用更大的网格完成细化网采用更大的网格完成细化网格填充格填充不用全局最小尺寸捕捉曲率1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1511.0

16、 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0自适应加密自适应加密,缝道处的网格缝道处的网格Prescribed size Min size limitCells in Gap=5Prescribed size Natural size(1/5th smaller)Cells in Gap=5缝道单元在窄缝隙的需要的网格数量避免网格细分达到global minimum 这会造成网格数量极其大沿圆布置的网格数量达到设定值后即停止增长缝隙网格不会小于natural size例子例子缝隙仅仅一个网格缝隙仅仅一个网格不会小于na

17、tural size必须设置更小的 natural size1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1611.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0Workshop 进行 EngineBlock 教程1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1711.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining Man

18、ualANSYS v11.0网格生成方法网格生成方法四面体/混合网格快速(阵面推进)如果已经有质量好的表面网格从表面网格开始从八叉树从导入的部分面网格Uses initial point cloud;distributed so that the centroid of any tetra is outside circumsphere of any neighboring tetra设置选项:内存分配因子分配更多的内存通常自动化增长因子从面开始的增长率填补体网格里的洞划分所有区域网格对于多物质点体网格生成，完成后进行体网格part分配错误输出诊断1/10/2007 2006 ANSYS,In

19、c.All rights reserved.Inventory#0023821-1811.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格方法网格方法四面体/混合光顺(Advancing Front)和阵面推进一样快(Delauney)但是使用阵面推进法从表面向内部推进网格来自 GE/CFX 的算法网格尺度变化更加渐进更精细表面网格质量必须相当高设置选项:自适应检查检查填充小缝隙运行时间长Tgrid来自fluent的体网格运算法和delauney略有不同靠近表面渐进过渡向内部快速过渡1/10/2007 2006 AN

20、SYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-1911.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0网格方法网格方法运行选项:类似 Delauney,Advancing Front,TGrid创建 棱柱层/六面体核心网格和 八叉树 法一样对于 Advancing Front,TGrid 不提供六面体核心网格输入所有几何 没有用户输入，首先运行表面网格采用参数 Shell/Part/Surface/Curve Mesh 设置现有网格Part by Part/From Fil

21、e和 Octree 法类似体部件名称对于新生成的四面体网格1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2011.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0ComparisonOctreeDelauneyAdv.frontExpansion Ratio=1.21/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2111.0 New FeaturesANSYS,In

22、c.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0设置网格尺寸设置网格尺寸 Create Mesh Density用一定大小的网格填充体区域,例如.在机翼尾迹设定这样的区域无实际几何!(例如圆柱)网格节点不限制在密度盒表面可以与几何表面相交在密度盒内创建密度盒设置Size需要乘以比例因子需要乘以比例因子Scale FactorRatio 网格生长比率网格生长比率Width 密度盒内填充网格的层数密度盒内填充网格的层数类型类型TypePoints 用2-8个 位置的点（2点为圆柱状）Entity bounds 用选择对象的边界作密度盒1/10/2007 2006 AN

23、SYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2211.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0其他全局网格设置选项其他全局网格设置选项定义周期性边界条件Define Periodicity在周期性面上强行节点对齐在周期性面上强行节点对齐 对于划分网格和求解，仅需要取几何的一个周期对于划分网格和求解，仅需要取几何的一个周期旋转周期旋转周期输入基点 Base,轴Axis,和角度 Angle平移周期平移周期 输入偏移量 offset经验经验:把材料点放把材料点放在近中间面

24、在近中间面1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2311.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层网格划分棱柱层网格划分棱柱层 为了更好模拟边界层效应网格和表面正交过程设定全局棱柱层参数选择产生棱柱层的部件通常为壁面边界 为每个部件设定局部参数覆盖全局设定参数默认为0，则采用全局设定从存在的网格开始作为体网格的一部分运行1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Invent

25、ory#0023821-2411.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层棱柱层 全局参数全局参数Others to follow全局棱柱参数Growth law 增长增长规律规律exponential:指数指数 h(r)(n-1)n 为层为层linear:线性线性 h(1+(n-1)(r-1)Initial height 初始高度初始高度 h不指定时自动计算不指定时自动计算Number of layers 层数层数NHeight ratio 高度比率高度比率rTotal height 总高度总高度 总棱柱

26、厚度总棱柱厚度指定指定4个参数中的个参数中的3个个 Compute params 将计算余下的参数将计算余下的参数1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2511.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0运行生成棱柱层运行生成棱柱层从体网格开始在运行体网格之前必须打开每个部件棱柱层网格设置设置 高度,比率,层数否则采用全局默认参数在 Tetra/Mixed 选项里打开创建棱柱层立刻运行计算Note:Use only when c

27、onfident of your geometry and sizes defined.1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2611.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0运行生成棱柱层运行生成棱柱层独立进行Compute Mesh Prism Mesh打开部件设置棱柱层参数可以设置 高度,比率,层数其他采用全局默认参数从表面网格开始从体网格开始可以支持四面体不能从六面体核心网格开始不能和内部六面体网格冲突Compute1

28、/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2711.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层棱柱层 光顺选项光顺选项1Fix marching direction保持棱柱网格生成与表面正交Min prism quality 最低允许棱柱质量每层都受此限定当质量不满足时，重新方向光顺或者用金子塔型单元覆盖或替换Ortho weight 正交权因子节点移动权因子（0为提高三角形质量，1为提高棱柱正交性）Fillet ratio 倒

29、角比率见下一页见下一页1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2811.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 圆角比率圆角比率Fillet Ratio=0.0Fillet Ratio=0.5Fillet Ratio=1.0圆角比率 Fillet Ratio在尖拐角处圆滑棱柱网格线0=无圆角无圆角1=圆角曲率等于棱柱层高度圆角曲率等于棱柱层高度如果在狭窄的空间通常夹角小于60,可能没有空间生成按比率圆角1/

30、10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-2911.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 最大棱柱角最大棱柱角Original meshMax prism angle=180 deg.Max prism angle=140 deg.Max prism angle 最大棱柱角控制弯曲附近或到邻近曲面棱柱层的生成 在棱柱网格停止的位置用金字塔连接网格通常设置为120 到180 范围内这些需要经验.如果只从一个 pa

31、rt拉伸而临近的part不执行拉伸操作,并且两个曲面的夹角大于指定的值,棱柱网格会和临近的曲面分离并被金字塔形网格覆盖.这为了防止使棱柱体网格弯曲 以至于生成具有低质量角度的网格.但是金字塔形网格有时也会出现问题.1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3011.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 Max Height Over BaseMax Height Over Base=1.0Max Heigh

32、t Over Base not setMax height over base限制棱柱体网格的纵横比在棱柱体网格的纵横比超过指定值的区域棱柱层停止生长棱柱层的数目在局部区域无法保证棱柱层的数目在局部区域无法保证在棱柱层边界网格融接为金字塔形网格1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3111.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 高度限制因子高度限制因子Limit factor=0.5Limit fact

33、or not set棱柱高度限制系数限制网格的纵横比如果如果factor达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展达到指定值，棱柱体网格的高度不会扩展保证指定的棱柱体网格层数如果相邻两个单元尺寸差异的 factor大于2时，功能失效1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3211.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 部件控制部件控制 New volume part指定新的part存放棱柱单元或者从已有的面或体

34、网格part中选择Side part存放侧面网格的partTop part存放最后一层棱柱顶部三角形面单元Extrude into orphan region当选中时，向已有体单元外部生长棱柱，而不是向内1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3311.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0棱柱层选项棱柱层选项 光顺光顺为了得到高质量的棱柱层，需预先准备四面体或三角形网格如果只有一层预长层，可以设置surface/volume

35、 steps为0 其他的默认参数就可以取值依赖于经验三角形 质量类型Laplace 光顺通常适合棱柱层最终质量最大方向光顺步长基于初始质量重新定义增长方向每层内部计算其他高级参数详见帮助读取一个棱柱层网格文件已保存的参数可能需要从上一个模型读取无需重设参数1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3411.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0光顺光顺 Tet/Prism 网格网格生成棱柱层后:Edit Mesh Smooth

36、Mesh Globally回顾网格编辑章节首先光顺三角形或四面体网格固定 PENTA_6 不要改变棱柱层网格一旦四面体和三角形网格光顺完成后才开始光顺所有网格设置 光顺 PENTA_6 降低光顺网格质量以致不让棱柱层太扭曲1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3511.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0劈分棱柱层劈分棱柱层分割棱柱层I如果需要多层棱柱,则先生成单层棱柱，然后劈分成多层，这种方法鲁棒性好，速度快。Edit

37、Mesh Split Mesh Split PrismsFix ratio:采用给定的增长率劈分Fix initial height:采用第一层给定的高度进行劈分定义层数能劈分任何存在的层1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3611.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0重新分配棱柱层重新分配棱柱层重新分布棱柱层指定 initial height（初始高度），所有的网格层重新分布以使第一层的厚度满足要求并按固定的比率扩展层

38、数。Edit Mesh Move Nodes Redistribute Prism Edge为网格层指定要求的 Initial height1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3711.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0六面体核心网格六面体核心网格采用六面体网格填充区域笛卡尔运算法则必须设置部件参数定义最大尺寸不需要设置，就用实际尺寸体网格生成选项Robust(octree)Quick(Delaunay)在表面或棱柱层顶端附近开始建立方形网格块金字塔过渡在表面网格或棱柱层顶部和金字塔网格层之间填充阵面推进的四面体网格输入可以是已经存在的体网格对于 octree,不能先生成四面体网格对于 Delaunay,首先生成六面体核心网格如果不创建棱柱层六面体核心网格最后创建1/10/2007 2006 ANSYS,Inc.All rights reserved.Inventory#0023821-3811.0 New FeaturesANSYS,Inc.ProprietaryTraining ManualANSYS v11.0Workshop Try the WingBody Tutorial