ANSYS130Workbench网格划分及操作案例(可编辑)

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ANSYS Workbench 网格划分及操作案例 有限元分析 仿真资料
图3?1?调入分析系统及网格划分组件 ANSYS?13.0 W orkbench?数值模拟 技术? 选择几何模型后,进入网格划分环境,工作界面如图3?2所示 图3?2?网格划分工作界面 图?3?2中,顶端标题栏显示当前分析系统;左侧导航树默认包括几何 【 Geometry】、坐标 系统【 Coordinate? Systems】连接关系【 Connections】及网格划分【Mesh】 插入的网格划分 操作会按照顺序显示在【Mesh】下面。【Mesh】的明细窗口位于导航树下方, 显示默认的物理 场及整体网格划分控制;选择【Mesh】时,导航树上方会出现相应的网格划分 工具栏;图形 区的网格显示为相关物理场的默认网格划分结果;右侧为网格划分选项设置 (Meshing? docin. com 0 ptions】。? 3.2.1?网格划分过程? ANSYS?13.0? Workbench中网格划分过程如下: (1)设置物理场和网格划分方法,物理场包括结构场、流场和电磁场。 2)定义整体网格设置,包括定义单元大小、膨胀层及收缩设置等。 (3)插入局部网格设置,包括定义单元大小、细化网格及收缩控制等。 (4)预顸览或生成网格,包括预览表面网格、预览膨胀层网格。 (5)检査网格质量,包括用不同的网格质量度量标准来评定网格及显示网 格质量的图表。? 3.2.2?设置物理场及网格划分方法? 网格划分选项 启动网格划分时,窗口右侧出现网格划分选项面板【 Meshing? Options】 参见图?3?2,该 面板包含下列设置: (1)物理场【 Physics? Preference】:选择分析的物理场,每个物理场默认的 网格划分参数 不同。 (2)网格划分方法【Mesh? Method】,指定可用于任何物理场的网格划分方法。 (3)设置物理场和创建网格的方法【Set? Physics?and? Create? Method】:在 【Mesh】的明细 92? ANSYS?13.0? W orkbench?网格划分及操作案例第?3?章? 窗口中选择物理场对所有选择的实体插入网格控制方法并指定网格划分方 法 (4)设置网格划分默认值【Set? Meshing? De faults】,选项对话框中更新物理 场。 (5)提供是否在启动时显示网格划分选项面板。? 2.3D?几何模型的网格划分方法 程序提供?6种?3?几何模型的网格划分方法,工具栏中选择 Mesh? Control】→【 Method】 对选中的实体可施加6?种网格划分方法,如图?3?3所示。 图3?33D实体网格划分方法 (1)自动划分网格【 Automatic】:程序基于几何的复杂性,自动检测实体,对 可以扫掠 的实体采用扫掠方法划分六面体网格,对不能扫掠划分的实体采用协调分片 算法划分四面体 网格。 (2)四面体网格【 Tetrahedrons】:生成四面体单元,采用基于? TGrid的 协调分片算法【 Patch? Conforming】和基于?ICEM?CFD?的独立分片算法【 Patch? Independent】 协调分片算法【 Patch? Conforming】采用自下而上的方法:网格划分先从边 面划分,再到 体,考虑所有的面及其边界,该算法适用于质量好的CAD?几何模型。 独立分片算法【 Patch? Independent】采用自上而下的方法:先生成体网格, 再映射到面和 docIn co 边生成面网格。除非指定了命名选择、加载、边界条件和其他作用,否则不 必考虑指定公差 范围内的面及其边界,该算法适用于需要清除小特征的质量差的几何模型。? ANSYS?13.0?中,两种四面体算法都可用于零件、体及多体零件,也可用于膨 胀层网格。 协调分片算法的分片面及边界考虑零件实体间的相互影响采用小公差,常用 于考虑几何体的 小特征,可以用虚拟拓扑工具把一些面或边组成组,构成虚拟单元,从而减少 单元数目,简 化小特征,简化载荷提取,因此如果采用虚拟拓扑工具可以放宽分片限制。 独立分片算法的分片不是太严格,通常用于统一尺寸的网格。结构分析适用 于协调分片 算法划分,电磁分析和流体分析适合协调分片算法划分或独立分片算法划分, 显式动力分析 适用于独立分片算法划分或有虚拟拓扑的协调分片算法划分 在【Mesh】上右击鼠标,选择【 Insert】→【 Method】,选择要应用的实体, 设置【 Method】? Tetrahedrons,【 Algorithm】 Patch? Conforming,如图?3?4?所示。不同的 零件和体可用不同方 豆丁 法,注意图中考虑几何模型的倒圆面和边的网格划分结果。 在【Mesh】上右击鼠标,选择【 Insert】→【 Method】,选择要应用的实体, 设置【 Method】? docIn co Tetrahedrons,【 Algorithm】 Patch? Independent,【Min?Size? Limit】2mm, 如图?3?5?所示。注 意图中不考虑几何模型的倒圆面和边,划分一致网格 明细窗口中有清除网格特征的附加设置【Mesh? Based? Defeaturing】,基于 曲率和相邻的细 化设置【 Curvature?and? Proximity? Refinement】,可以对不同体设置不同 的曲率和相邻。 ANSYS 93? ANSYS?13.0? W orkbench?数值模拟技术? 13.0?中增加了平滑过渡选项【 Smooth? Transition】,可以控制增长率和局 部特征角,可以写出? ICEM?CFD?文件【 Write?ICEM?CFD? Files】。该方法考虑指定命名选择的面和 边。如果【Mesh? Based? Defeaturing 0N,【 Defeaturing? Tolerance】中输入清除特征容差, 则清除容差范围内的 小特征,如图?3?5所示。 图3?4?设置协调分片四面体网格划分方法 图3?5?设置独立分片四面体网格划分方法 具有膨胀层的四面体网格划分可以称为棱柱层,常用于解决?CFD?分析中的 高梯度流量变 化和近壁面复杂的物理特性;解决电磁分析的薄层气隙,解决结构分析的髙 应力集中区。膨 胀层叮以源自三角形和四边形面网格生成,可按照协调分片和独立分片四面 体这两种网格划 分方法增长,可使用整体网格设置和局部网格设置膨胀层,如图?3?6?所示 图3?6?膨胀层网格 (3)六面体网格:六面体网格可以减少单元数量,加快求解收敛;单元和流体 流动方向 94? ANSYS?13.0? W orkbench?网格划分及操作案例第?3?章? 对齐,可提高分析精度,减少数值错误。可采用的方法有【Hex? Dominant】、 【 Sweep】及 【 Multizone】,对质量好的几何模型应首选六面体网格划分,各种六面体网 格划分方法可协同 工作 1)六面体域网格【Hex?υ ominant】:生成非结构化的六面体域网格,主要采 用六面体单元, 但是包含少量棱锥单元和四面体单元,用于那些不能扫掠的体,常用于结构 分析。也用于不 需要膨胀层及偏斜率和正交质量在可接受范围内的?CFD?网格划分。 使用方法为:导航树中选择【Mesh】,右击鼠标,选择【 Insert】→【 Method】 图形区选 择要划分的实体确认,明细窗口中设置【 Method】Hex? ominan t,如图?3?7? 所示 图3?7?六面体域网格? 2)扫掠网格【 Sweep】:对可以扫掠的实体在指定方向扫掠面网格,生成六面 体单元或棱 柱单元,扫掠划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构,实体只允许 个目标面和 个源面,但薄壁模型可以有多个源面和目标面。 在【Mesh】分支上单击右键,选择【Show? Sweepable? Bodies】可以看到能 够扫掠的体, 此时该体被选中,如图?3?8所示。 图3?8?显示可扫掠实体 在【Mesh】上单击右键,选择【 Insert】→【 Method】,图形区中确认要扫 掠的实体,明细窗 口中设置【 Method】swep,如果对薄壁模型,补充设置薄层扫掠 【Sre/Trg? Selection】 Automatic? Thin,沿厚度的单元层数【 Sweep?Num?Divs】2,可以得到薄层扫掠网格,参见 图3?9所示。 图3?9?薄层扫掠网格 95? ANSYS?13.0? M orkbench?数值模拟技术? 3)多重区域网格【Mu1 titone】:基于? ANSYS? ICEM?CFD?六面体分块方法, 自动对几何 体进行分解成映射区域和自由区域,可以自动判断区域并对映射区生成结构 化网格,即生成 六面体/棱柱单元,对自由区域采用非结构化网格,即自由区域的网格类型 Free? Mesh?Type】 docin. com 可由四面体【 Tetra】、六面体域【Hexa? Dominant减或六面体核心【Hexa?Core】 来划分网格。 可以具有多个源面和目标面。多重区域网格划分和扫掠网格划分相似,但更 适合于用扫掠方 法不能分解的几何体。 在【lesh】分支上单击右键,选择【 Insert】→【 Method】,图形区中确认要 划分的实体, 明细窗口中设置【 Method】 Multizone,选择自由区域的网格类型【Free?Mesh? Type】Not? Allowed/ Tetra/Hexa? ominant/Hexa?core,设置源面/目标面的选择方式 【Src/Trg? Selection】? Automatic/ Manualsource,如果【sre/Trg? Selection】 ManualSource,则需 手工选择源面,在 【 Source】中确认,参见图?3?10 图3?10?多重区域网格 (4) Cutcel1?网格【 Cartesian】:这是? ANSYS?13.0?的新功能,生成笛卡 尔? Cute11?网格。 这是为? ANSYS? FLUENT?设计的笛卡尔网格划分方法,采用自动修边的独立 分片网格划分方 法,用于对单体零件或多体零件的流体进行网格划分,不能划分装配体,也不 能与其他网格 方法混合使用,可以生成比四面体网格更好的网格,支持边界层,但不支持零 厚度壁面。? l)【 Cutcel1】网格划分的主要控制方法。 在【Mesh】的明细窗口中【 Cutcell'? Meshing】下面设置【 Active】Yes。 【 Cutcell】网格 划分的主要控制如下,参见图3?11。 ①物理场设置【 Physics? Preference】CFD,求解器设置【 Solver? Peference】 Fluent ②使用高级尺寸函数【use? Advanced?size? Function】On,为更好捕捉特征

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