安世亞太培訓(xùn)-網(wǎng)格質(zhì)量

1、附錄 A網(wǎng)格質(zhì)量概述網(wǎng)格質(zhì)量量度量Skewness可接受比比最差單元元FLUENT求解器的的網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量考慮慮一般考慮慮求解中網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量的影響響CFX求解器的的網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量考慮慮網(wǎng)格質(zhì)量量影響因因子CAD問題網(wǎng)格分解解和分布布劃分方法法膨脹改進(jìn)網(wǎng)格格質(zhì)量策策略CAD清除虛擬拓?fù)鋼涫湛s控制制理性網(wǎng)格格尺寸和和膨脹設(shè)設(shè)置一般推薦薦作業(yè)A.1汽車集流流管的虛虛擬拓?fù)鋼渥鳂I(yè)A.2FLUENT和CFX網(wǎng)格質(zhì)量量度量ANSYS網(wǎng)格劃分分的網(wǎng)格格度量Mesh選項(xiàng)中可可得到Mesh Metric，可對其其進(jìn)行設(shè)設(shè)置和查查看來評評估網(wǎng)格格質(zhì)量不同物理理環(huán)境和和不同求求解器對對網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量有不不同的要要求ANSYS網(wǎng)

2、格劃分分中可得得到的網(wǎng)網(wǎng)格度量量有:單元質(zhì)量量縱橫比雅可比扭曲因子子平行誤差差最大拐角角偏斜偏斜兩種方法法定義偏偏斜:基于等邊邊形的體體的誤差差:偏斜=只用于三三角形和和四面體體三角形和和四面體體的默認(rèn)認(rèn)方法基于規(guī)一一化的角角誤差:偏斜=其中是是等等角的面面/單元(對三角形形和四面面體為60,對四邊形形和六面面體為90)適用于所所有的面面和單元元形狀使用于棱棱柱和棱棱錐最優(yōu)(等邊的)單元實(shí)際單元元球網(wǎng)格質(zhì)量量度量0 1完美的 最壞的 縱橫比 = 1 高縱橫比四邊形縱橫比 = 1 高縱橫比三角形網(wǎng)格質(zhì)量量度量縱橫比一般三角角形和四四邊形的的形貌是是最長比比與最短短邊比的的函數(shù)(詳細(xì)見User G

3、uide)對等邊三三角形或或正方形形等于1 (理想的)ANSYS網(wǎng)格質(zhì)量量統(tǒng)計(jì)對表面網(wǎng)網(wǎng)格(在預(yù)覽表表面網(wǎng)格格生成后后)和體網(wǎng)格格(在預(yù)覽膨膨脹層或或網(wǎng)格生生成后)已選擇的的網(wǎng)格度度量，將將顯示min, max,averaged和standarddeviation在樹狀略略圖的Mesh對象下，使用Show Worst Elements可突出顯顯示最壞壞單元FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量量考慮事事項(xiàng)FLUENT需要高質(zhì)質(zhì)量的網(wǎng)網(wǎng)格來避避免數(shù)值值發(fā)散涉及幾個個網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量度量量,但skewness是主要的的度量縱橫比和和胞格尺尺寸也很很重要最壞情況況并取決決使用的的求解器器(基于密度度或基于于壓力)，F(xiàn)LUE

4、NT可容忍差差的網(wǎng)格格質(zhì)量，而一些些程序可可能需要要更高的的網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量，分分辨和好好的網(wǎng)格格分布差質(zhì)量單單元的位位置有助助于確定定它們的的影響Statistics中將得到到一些總總體的網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量度量其它網(wǎng)格格質(zhì)量度度量FLUENT用戶圖形形界面菜菜單中Mesh/Info/Quality下得到,或使用TUI命令mesh/qualityFLUENT網(wǎng)格質(zhì)量量要求對Fluent最重要的的網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量度量量是:SkewnessAspectRatioCell SizeChange (ANSYS網(wǎng)格不能能執(zhí)行)對所有或或大多數(shù)數(shù)程序:Skewness:對六面體體,三角形和和四邊形形:應(yīng)小于0.8對四面體體

5、:應(yīng)小于0.9AspectRatio:應(yīng)小于40,但取決于于流體特特性膨脹層可可容忍大大于50Cell SizeChange:應(yīng)在1與2之間差網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量可能能導(dǎo)致不不精確求求解和緩緩慢收斂斂一些程序序可能要要求比建建議值更更低的偏偏斜值Skewness和Fluent求解器不推薦高高skewness值一般保持持體網(wǎng)格格最大skewness值1/3想要的正交角=90-acos(ns),20想要的這不同于于CFD后處理中中Max/Min面角? YES!對應(yīng)于邊邊之間角角的面角角如果一單單元在兩兩個方向向偏斜，可有一一個可接接受面角角和一不不可接受受正交角角CFX網(wǎng)格正交交性CFX網(wǎng)格擴(kuò)展展因子擴(kuò)展因

6、子子度量相相對控制制體質(zhì)心心的差節(jié)節(jié)點(diǎn)位置置網(wǎng)格擴(kuò)展展因子 節(jié)點(diǎn)點(diǎn)周圍的的最大單單元體積積和最小小單元體體積的比比20是想要的的在CFD后處理中中，網(wǎng)格格擴(kuò)展因因子本質(zhì)質(zhì)上和單單元體積積比是同同樣的CFX網(wǎng)格縱橫橫比縱橫比度度量控制制體的伸伸長縱橫比=節(jié)點(diǎn)周圍圍每個單單元最大大和最小小ip-areas的比的最最大值,0.98)退化單元元(偏斜 1)高縱橫比比單元負(fù)體積單元質(zhì)量量改進(jìn):改進(jìn)表面面網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量移動網(wǎng)格格節(jié)點(diǎn)CAD修整幾何何問題如如尖角,小邊,合并面和和/或分解幾幾何DM中Clean-up工具簡化化幾何和和它們的的實(shí)體ANSYSMeshing程序中不不同方法法，全局局和局部部尺寸和和參

7、數(shù)ANSYSMeshing程序中收收縮控制制消除小小特征ANSYSMeshing程序中虛虛擬拓?fù)鋼湟院喕瘞缀胃倪M(jìn)網(wǎng)格格質(zhì)量策策略混雜的如果模型型包含多多個部件件或體，需在Outline中Geometry對象下加加亮它們們來顯示示網(wǎng)格度度量信息息影響體(BOI)技術(shù)也可可用來控控制網(wǎng)格格質(zhì)量和和適當(dāng)局局部分解解包括直方方圖的更更多高級級網(wǎng)格度度量可通通過FEM中FEModeler MeshMetrics展示也可在CFD后處理中中查看不不同網(wǎng)格格質(zhì)量度度量汽車集流流管的虛虛擬拓?fù)鋼渥鳂I(yè)A.1目標(biāo)這個作業(yè)業(yè)使用作作業(yè)5.2的集流管管幾何.這個幾何何包含很很多有問問題的小小面和尖尖角。作業(yè)5.2中,

8、 Patch Independent方法被用用來生成成了一個個高質(zhì)量量網(wǎng)格，而不用用修改幾幾何。這這個作業(yè)業(yè)中將使使用虛擬擬拓?fù)湟埔瞥龁栴}題幾何，然后使使用默認(rèn)認(rèn)的PatchConforming網(wǎng)格劃分分方法。開始項(xiàng)目目啟動ANSYS12.0 Workbench點(diǎn)擊左邊邊工具箱箱中ComponentSystems雙擊Mesh選項(xiàng)將其其添加到到項(xiàng)目示示圖區(qū)在Project Schematic中右擊Geometry并選擇ImportGeometryBrowse.選擇Auto-Manifold.agdb文件命名選項(xiàng)項(xiàng)接下來,確定NamedSelections被引入Meshing:右擊cell A2然

9、后選擇擇Properties確保NamedSelections是選中的的,并且NamedSelectionKey是空白的的關(guān)閉Properties窗口編輯網(wǎng)格格編輯網(wǎng)格格(cellA3)打開網(wǎng)格格劃分窗窗口抑制流體體區(qū)域，對固體體劃分網(wǎng)網(wǎng)格:選擇工具具欄的Body selection圖標(biāo)選擇內(nèi)部部流體區(qū)區(qū)域,以致其綠綠色加亮亮顯示,然后右擊擊并選擇擇SuppressBody網(wǎng)格設(shè)置置選擇Outline中Mesh在Details中設(shè)置Physics Preference為CFD這里假設(shè)設(shè)固體中中熱傳遞遞用CFD求解器求求解展開Sizing選項(xiàng)，設(shè)設(shè)置:Span Angle Center= Med

10、iumMinSize= 1.0mmMaxFaceSize =10.0mmMaxTet Size=10.0 mm右擊Outline中Mesh并選擇Preview SurfaceMesh由于體是是不可掃掃掠的,將應(yīng)用默默認(rèn)的PatchConforming方法檢查網(wǎng)格格PatchConforming方法劃分分每個單單獨(dú)表面面 。在在這個幾幾何中將將使某些些面產(chǎn)生生差的網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量。檢檢查表面面網(wǎng)格并并注意差差網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量區(qū)域域。通過過在Geometry和Mesh間切換，使差網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量區(qū)域和和下表面面幾何相相聯(lián)系。這里顯顯示了幾幾個例子子:添加虛擬擬拓?fù)涮摂M拓?fù)鋼湓试S合合并相鄰鄰面，移移除不想想要的表

11、表面幾何何特征，并生成成更高質(zhì)質(zhì)量網(wǎng)格格。右擊Model(A3)并選擇selectInsertVirtual TopologyVirtual Topology項(xiàng)添加到到了Outline中Details中注意Behaviour設(shè)為Low右擊VirtualTopology并選擇GenerateVirtual Cells自動使用用“Low”合并策略略創(chuàng)建虛虛擬單元元?！癕edium”和 “High”策略可能能導(dǎo)致更更多面合合并成虛虛擬單元元虛擬拓?fù)鋼洚?dāng)選擇了了Virtual Topology，指示器器會顯示示所有已已創(chuàng)建的的虛擬單單元。檢查新的的表面幾幾何，注注意到大大多問題題面已被被合并為為一個c

12、leaner表面幾何何Details中將Behaviour改為Medium右擊VirtualTopology并選擇GenerateVirtual Cells注意更多多的面合合并到虛虛擬單元元嘗試使用用Behaviour的High選項(xiàng)生成成虛擬單單元如右邊所所示，這這個選項(xiàng)項(xiàng)不能作作用于這這個幾何何切換回Medium選項(xiàng)，重重新生成成虛擬單單元檢查改進(jìn)進(jìn)網(wǎng)格重新生成成表面網(wǎng)網(wǎng)格，并并檢查前前面出現(xiàn)現(xiàn)差質(zhì)量量網(wǎng)格的的區(qū)域應(yīng)該發(fā)現(xiàn)現(xiàn)表面得得到很大大地改進(jìn)進(jìn)仍然有些些區(qū)域的的網(wǎng)格需需要改進(jìn)進(jìn).下面箭頭頭標(biāo)示的的是其中中一個區(qū)區(qū)域.如果放大大并檢查查幾何，會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)表面的的邊上有有個缺陷陷手動添加加虛擬單

13、單元可手動添添加虛擬擬單元進(jìn)進(jìn)一步改改進(jìn)網(wǎng)格格拾取工具具欄的Face selection圖標(biāo)視圖方向向大約如如下所示示(注意X-Y軸)從Outline中選擇Virtual Topology選擇如下下4個面,然后右擊擊并選擇擇InsertVirtual Cell1243檢查改進(jìn)進(jìn)網(wǎng)格重新生成成網(wǎng)格，再次檢檢查前面面出現(xiàn)差差質(zhì)量網(wǎng)網(wǎng)格的區(qū)區(qū)域?？吹礁倪M(jìn)進(jìn)的表面面網(wǎng)格如有必要要繼續(xù)添添加Virtual Cells在某些情情況，自自動添加加可能會會合并一一些并不不想合并并的面?？蛇x擇擇Virtual Topology項(xiàng)下的Virtual Face并右擊delete來刪除個個別虛擬擬單元.右擊Mesh并

14、選擇GenerateMesh生成最終終固體網(wǎng)網(wǎng)格察看流體體下一步是是創(chuàng)建流流體區(qū)域域的網(wǎng)格格在Outline中展開Geometry Partsection右擊第一一個固體體并選擇擇Hide Body來隱藏固固體區(qū)域域右擊被抑抑制的(第二個)固體并選選擇Unsuppress Body對第二個個選擇固固體,在Details視窗展開開GraphicalPropertiessection并設(shè)置Transparency為1添加膨脹脹從Outline選擇Virtual Topology流體區(qū)域域的虛擬擬單元早早已建立立檢查自動動虛擬單單元看是是否合理理模型中應(yīng)應(yīng)該沒有有小面殘殘留下一步是是對流體體壁添加加

15、膨脹右擊Mesh并選擇InsertInflation在Geometry欄需選擇擇對應(yīng)流流體區(qū)域域的固體體，然后后點(diǎn)擊Apply一旦已選選擇了固固體，在在Boundary欄點(diǎn)擊NoSelection，出現(xiàn)Apply/ Cancel按鈕創(chuàng)建流體體網(wǎng)格現(xiàn)在選擇擇模型的的非入口口或出口口的一個個面從工具欄欄選擇ExtendtoLimitst :選擇所有有流體壁壁點(diǎn)擊Boundary欄的Apply右擊Mesh并選擇GenerateMesh生成最終終網(wǎng)格檢查網(wǎng)格格質(zhì)量展開Statistics項(xiàng)并設(shè)置置Mesh Metric為Skewness.注意最大大偏斜在在FLUENT求解器可可接受范范圍內(nèi).如果生成成

16、了無虛虛擬拓?fù)鋼涞木W(wǎng)格格,最大偏斜斜將相當(dāng)高。無虛擬單單元流體區(qū)域域網(wǎng)格無虛擬拓拓?fù)涮摂M拓?fù)鋼銯LUENT和CFX網(wǎng)格質(zhì)量量度量作業(yè)A.2目標(biāo)這個作業(yè)業(yè)將示范范如何應(yīng)應(yīng)用ANSYS網(wǎng)格劃分分程序?qū)σ粌?nèi)部部流動場場生成inisCFD網(wǎng)格幾何表示示的是航航空航天天氣閥部部分,已分解為為3個體目標(biāo)是生生成包含含六面體體，棱錐錐，棱柱柱和收縮縮控制四四面體單單元的共共形混合合CFD網(wǎng)格，并并對Fluent和CFX求解器參參數(shù)選擇擇檢查網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量創(chuàng)建網(wǎng)格格劃分系系統(tǒng)從開始菜菜單啟動動ANSYSWorkbench點(diǎn)擊左邊邊工具箱箱的ComponentSystems雙擊Mesh選項(xiàng)右擊(RMB)Geom

17、etry按鈕并選選擇ImportGeometry(一旦輸入入了幾何何文件，問號標(biāo)標(biāo)記消失失)從指南文文件夾輸輸入Aero-Valve.agdb文件雙擊項(xiàng)目目示圖區(qū)區(qū)的Mesh按鈕，啟動網(wǎng)網(wǎng)格劃分分程序輸入幾何何幾何初始幾何何是一個個固體部部件，流流體區(qū)域域在DesignModeler (DM)中被分離離出。DM中執(zhí)行的的其他操操作：定義氣閥閥位置參參數(shù)關(guān)閉出口口端創(chuàng)建多體體部件，并命名名“Fluid”，材料為為 “Fluid”重命名個個別體，NamedSelection用來定義義Inlet和Outlet尖角處倒倒圓角以以改進(jìn)網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量量在網(wǎng)格劃劃分選項(xiàng)項(xiàng)面板，選擇以以下選項(xiàng)項(xiàng):Physics

18、PreferenceCFDMesh MethodAutomatic完成選項(xiàng)項(xiàng)后點(diǎn)擊擊OK單位設(shè)為為mm網(wǎng)格劃分分選項(xiàng)設(shè)置全局局網(wǎng)格控控制參數(shù)數(shù):點(diǎn)擊Mesh來改變設(shè)設(shè)置校正DefaultsPhysics PreferenceCFDSolverPreferenceFluent或CFX最初使用用Fluentisusedinitially,但CFX設(shè)置的結(jié)結(jié)果也會會呈現(xiàn)設(shè)置Sizing參數(shù)設(shè)置UseAdvancedSizeFunctionOn:Curvature設(shè)置CurvatureNormal Angle為15設(shè)置MinSize為0.20 mm保留其它它默認(rèn)設(shè)設(shè)置全局網(wǎng)格格參數(shù)設(shè)置Inflatio

19、n參數(shù)點(diǎn)擊UseAutomatic TetInflation下拉列表表并選擇擇Program Controlled,保留其它它默認(rèn)值值Maximum Layers設(shè)為4激活View Advanced Options設(shè)置Pinch控制 設(shè)置PinchTolerance= 0.15mm激活GenerateonRefreshMesh Metrics設(shè)為Skewness(對Fluent)膨脹和收收縮參數(shù)數(shù)注意:Program ControlledInflation將對所有有沒指定定Name Selection的邊界添添加膨脹脹.不對Fluid-Fluid界面添加加膨脹注意:SmoothTransiti

20、on使在膨脹脹層和四四面體網(wǎng)網(wǎng)格間按按定義的的GrowthRate過渡注意:LayerCompression對Fluent是默認(rèn)的的CollisionAvoidance選項(xiàng)而StairStepping對CFX默認(rèn)注意:當(dāng)邊長度度或頂點(diǎn)點(diǎn)間距離離小于收收縮容差差的時候候，軟件件將在劃劃分中忽忽略邊或或去除額額外的頂頂點(diǎn)注意:PinchTolerance應(yīng)小于尺尺寸功能能最小尺尺寸建立收縮縮控制:在樹狀結(jié)結(jié)構(gòu)圖中中點(diǎn)擊鼠鼠標(biāo)右鍵鍵(RMB (Tree)選擇CreatePinchControls創(chuàng)建10個收縮控控制(展開Mesh按鈕列出出pinchcontrols)收縮控制制查看收縮縮控制查看收縮縮

21、控制Ctrl鼠標(biāo)左鍵鍵選擇Pinchcontrols,在視圖窗窗口會加加亮顯示示對入口和和出口體體指定掃掃掠方法法:掃掠方法法選擇Mesh按鈕選擇體(如下所示示)CursorMode設(shè)為Body Selection左擊(選擇)一可掃掠掠體按住Ctrl鍵并選擇擇第二個個體插入方法法在圖形窗窗口點(diǎn)擊擊鼠標(biāo)右右鍵(RMB (Window)Insert-Method出現(xiàn)“AutomaticMethod”表格在AutomaticMethod表格中從下拉菜菜單選擇擇Sweep設(shè)置掃掠掠方法控控制Src/Trg Selection;選擇ManualSource點(diǎn)擊Source選擇欄將激活面面拾取按住Ctrl

22、鍵并拾取取入口和和出口面面點(diǎn)擊Apply額外設(shè)置置設(shè)置Free FaceMeshType;AllQuad設(shè)置SweepNumDivs;20設(shè)置SweepBias Type;_設(shè)置SweepBias;4掃掠方法法設(shè)置InletOutlet掃掠體上上的2D-膨脹:拾取面;CursorMode設(shè)為Face Selection選擇入口口和出口口面(綠色的)RMB(窗口)Insert-Inflation拾取邊CursorMode設(shè)為Edge selection選擇環(huán)繞繞入口和和出口面面的4條邊(紅色標(biāo)記記的)點(diǎn)擊Apply膨脹設(shè)置置設(shè)置Maximum Thickness:3.0mm保留所有有其他選選項(xiàng)掃

23、掠膨脹脹模型的表表面網(wǎng)格格劃分:右擊Mesh并選擇Preview SurfaceMesh提供網(wǎng)格格質(zhì)量和和密度的的反饋AdvancedSize Function在掃掠體體中創(chuàng)建建非常細(xì)細(xì)化的網(wǎng)網(wǎng)格,可通過在在入口和和出口上上定義邊邊間隔來來減小尺尺寸初始表面面網(wǎng)格邊尺寸掃掠體上上邊網(wǎng)格格:插入Edge Size;激活邊拾拾取選擇環(huán)繞繞入口和和出口面面的4條邊右擊 Insert-Sizing設(shè)置參數(shù)數(shù)改變TypeNumberofDivisions;20改變Behavior;Hard檢查膨脹脹層: (任選的)右擊Mesh并選擇Preview Inflation查看網(wǎng)格格Statistics,網(wǎng)格尺寸寸和最大大偏斜大大約分別別是310000和0.92準(zhǔn)備好體體網(wǎng)格劃劃分預(yù)覽