《ANSYS_13.0_Workbench_网格划分及操作案例》.pdf

第 3 章 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分及操作案例 网格是计算机辅助工程（CAE）模拟过程中不可分割的一部分。网格直接影响到求解精 度、求解收敛性和求解速度。此外，建立网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所 耗费时间中的一个重要部分。因此，一个越好的 自动化网格工具，越能得到好的解决方案。 3.1 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分概述  ANSYS 13.0 提供了强大的自动化能力，通过实用智能的默认设置简化一个新几何体的网 格初始化，从而使得网格在第一次使用时就能生成。此外，变化参数可以得到即时更新的网 格。ANSYS 13.0 的网格技术提供了生成网格的灵活性，可以把正确的网格用于正确的地方， 并确保在物理模型上进行精确有效的数值模拟。 网格的节点和单元参与有限元求解，ANSYS 13.0 在求解开始时会自动生成默认的网格。 可以通过预览网格，检查有限元模型是否满足要求，细化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，因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾。在 理想情况下，我们所需要的网格密度是结果随着网格细化而收敛，但要注意：细化网格不能 弥补不准确的假设和错误的输入条件。  ANSYS 13.0 的网格技术通过 ANSYS Workbench 的【Mesh】组件实现。作为下一代网格 划分平台，A NSYS 13.0 的网格技术集成 ANSYS 强大的前处理功能， 集成 ICEM CFD、T GRID、  CFX­MESH、GAMBIT 网格划分功能，并计划在 ANSYS 15.0 中完全整合。【Mesh】中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格，物理场有流场、结构场和 电磁场，流场求解可采用 【Fluent】、【CFX】、【POLYFLOW】，结构场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。不同的 物理场对网格的要求不一样，通常流场的网格比结构场要细密得多，因此选择不同的物理场， 也会有不同的网格划分。【Mesh】组件在项目流程图中直接与其他 Workbench 分析系统集成。 3.2 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分  ANSYS  网格划分不能单独启动，只能在 Workbench  中调用分析系统或【Mesh】组件启 动，如图 3­1 所示。 图3­1  调入分析系统及网格划分组件 ANSYS 13.0 Workbench 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 3­2 所示。 图3­2  网格划分工作界面 图 3­2 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  Options】。  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）预览或生成网格，包括预览表面网格、预览膨胀层网格。 （5） 检查网格质量， 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  1．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  3­2，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