1、附錄 A網(wǎng)格質(zhì)量概述網(wǎng)格質(zhì)量度量Skewness可接受比最差單元FLUENT 求解器的網(wǎng)格質(zhì)量思索普通思索求解中網(wǎng)格質(zhì)量的影響CFX 求解器的網(wǎng)格質(zhì)量思索網(wǎng)格質(zhì)量影響因子CAD 問題網(wǎng)格分解和分布劃分方法膨脹改良網(wǎng)格質(zhì)量戰(zhàn)略CAD 去除虛擬拓?fù)涫湛s控制理性網(wǎng)格尺寸和膨脹設(shè)置普通引薦作業(yè) A.1 汽車集流管的虛擬拓?fù)渥鳂I(yè) A.2 FLUENT 和CFX 網(wǎng)格質(zhì)量度量ANSYS 網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格度量Mesh選項(xiàng)中可得到Mesh Metric，可對(duì)其進(jìn)展設(shè)置和查看來評(píng)價(jià)網(wǎng)格質(zhì)量 不同物理環(huán)境和不同求解器對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量有不同的要求 ANSYS 網(wǎng)格劃分中可得到的網(wǎng)格度量有:單元質(zhì)量縱橫比雅可比扭曲因子平行誤

2、差最大拐角偏斜偏斜兩種方法定義偏斜:基于等邊形的體的誤差:偏斜 =只用于三角形和四面體三角形和四面體的默許方法基于規(guī)一化的角誤差:偏斜 = 其中 是等角的面 /單元 (對(duì)三角形和四面體為60, 對(duì)四邊形和六面體為90)適用于一切的面和單元外形運(yùn)用于棱柱和棱錐最優(yōu) (等邊的) 單元實(shí)踐單元球網(wǎng)格質(zhì)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)量度量縱橫比普通三角形和四邊形的形貌是最長(zhǎng)比與最短邊比的函數(shù)(詳細(xì)見 User Guide)對(duì)等邊三角形或正方形等于1 (理想的) ANSYS 網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì)對(duì)外表網(wǎng)格(在預(yù)覽外表網(wǎng)格生成后)和體網(wǎng)格 (在預(yù)覽膨

3、脹層或網(wǎng)格生成后) 已選擇的網(wǎng)格度量，將顯示 min, max, averaged和standard deviation 在樹狀略圖的Mesh對(duì)象下，運(yùn)用Show Worst Elements 可突出顯示最壞單元FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量思索事項(xiàng)FLUENT 需求高質(zhì)量的網(wǎng)格來防止數(shù)值發(fā)散涉及幾個(gè)網(wǎng)格質(zhì)量度量, 但skewness 是主要的度量縱橫比和胞格尺寸也很重要最壞情況并取決運(yùn)用的求解器(基于密度或基于壓力)， FLUENT 可容忍差的網(wǎng)格質(zhì)量，而一些程序能夠需求更高的網(wǎng)格質(zhì)量，分辨和好的網(wǎng)格分布差質(zhì)量單元的位置有助于確定它們的影響Statistics 中將得到一些總體的網(wǎng)格質(zhì)量度量其它網(wǎng)格質(zhì)

4、量度量FLUENT用戶圖形界面菜單中 Mesh/Info/Quality下得到, 或運(yùn)用 TUI命令mesh/qualityFLUENT網(wǎng)格質(zhì)量要求對(duì)Fluent最重要的網(wǎng)格質(zhì)量度量是:SkewnessAspect RatioCell Size Change (ANSYS 網(wǎng)格不能執(zhí)行)對(duì)一切或大多數(shù)程序:Skewness:對(duì)六面體, 三角形和四邊形: 應(yīng)小于 0.8對(duì)四面體: 應(yīng)小于 0.9Aspect Ratio:應(yīng)小于 40, 但取決于流體特性膨脹層可容忍大于 50 Cell Size Change:應(yīng)在1與2之間 差網(wǎng)格質(zhì)量能夠?qū)е虏粶?zhǔn)確求解和緩慢收斂 一些程序能夠要求比建議值更低的偏

5、斜值 Skewness 和 Fluent 求解器不引薦高 skewness 值普通堅(jiān)持體網(wǎng)格最大 skewness 值 1/3 想要的正交角 = 90-acos(ns), 20 想要的這不同于CFD后處置中Max/Min面角? YES!對(duì)應(yīng)于邊之間角的面角假設(shè)一單元在兩個(gè)方向偏斜，可有一個(gè)可接受面角和一不可接受正交角 CFX網(wǎng)格正交性CFX網(wǎng)格擴(kuò)展因子擴(kuò)展因子度量相對(duì)控制體質(zhì)心的差節(jié)點(diǎn)位置網(wǎng)格擴(kuò)展因子 節(jié)點(diǎn)周圍的最大單元體積和最小單元體積的比 20 是想要的在CFD后處置中，網(wǎng)格擴(kuò)展因子本質(zhì)上和單元體積比是同樣的CFX網(wǎng)格縱橫比縱橫比度量控制體的伸長(zhǎng)縱橫比 = 節(jié)點(diǎn)周圍每個(gè)單元最大和最小ip-

6、areas的比的最大值 , 0.98)退化單元 (偏斜 1)高縱橫比單元負(fù)體積單元質(zhì)量改良:改良外表網(wǎng)格質(zhì)量挪動(dòng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)CAD 修整幾何問題如尖角, 小邊, 合并面和/或分解幾何DM 中Clean-up工具簡(jiǎn)化幾何和它們的實(shí)體 ANSYS Meshing程序中不同方法，全局和部分尺寸和參數(shù)ANSYS Meshing 程序中收縮控制消除小特征 ANSYS Meshing 程序中虛擬拓?fù)湟院?jiǎn)化幾何改良網(wǎng)格質(zhì)量戰(zhàn)略混雜的假設(shè)模型包含多個(gè)部件或體，需在Outline 中Geometry對(duì)象下加亮它們來顯示網(wǎng)格度量信息影響體 (BOI)技術(shù)也可用來控制網(wǎng)格質(zhì)量和適當(dāng)局部分解包括直方圖的更多高級(jí)網(wǎng)格度量可

7、經(jīng)過FEM中FE Modeler Mesh Metrics展現(xiàn) 也可在CFD 后處置中查看不同網(wǎng)格質(zhì)量度量汽車集流管的虛擬拓?fù)渥鳂I(yè) A.1目的這個(gè)作業(yè)運(yùn)用作業(yè) 5.2的集流管幾何. 這個(gè)幾何包含很多有問題的小面和尖角。作業(yè) 5.2中, Patch Independent 方法被用來生成了一個(gè)高質(zhì)量網(wǎng)格，而不用修正幾何。這個(gè)作業(yè)中將運(yùn)用虛擬拓?fù)湟瞥龁栴}幾何，然后運(yùn)用默許的Patch Conforming 網(wǎng)格劃分方法。開場(chǎng)工程啟動(dòng)ANSYS 12.0 Workbench點(diǎn)擊左邊工具箱中 Component Systems 雙擊 Mesh 選項(xiàng)將其添加到工程示圖區(qū)在 Project Schemat

8、ic中右擊 Geometry 并選擇 Import Geometry Browse. 選擇 Auto-Manifold.agdb文件命名選項(xiàng)接下來, 確定Named Selections 被引入 Meshing:右擊 cell A2 然后選擇 Properties確保Named Selections 是選中的, 并且 Named Selection Key 是空白的封鎖 Properties 窗口編輯網(wǎng)格編輯網(wǎng)格 (cell A3)翻開網(wǎng)格劃分窗口抑制流體區(qū)域，對(duì)固體劃分網(wǎng)格:選擇工具欄的 Body selection圖標(biāo)選擇內(nèi)部流體區(qū)域, 以致其綠色加亮顯示, 然后右擊并選擇 Suppres

9、s Body網(wǎng)格設(shè)置選擇Outline中Mesh在 Details 中設(shè)置Physics Preference為CFD這里假設(shè)固體中熱傳送用CFD求解器求解展開 Sizing 選項(xiàng)，設(shè)置:Span Angle Center = MediumMin Size = 1.0 mmMax Face Size = 10.0 mmMax Tet Size = 10.0 mm右擊Outline中Mesh 并選擇 Preview Surface Mesh由于體是不可掃掠的, 將運(yùn)用默許的 Patch Conforming方法檢查網(wǎng)格Patch Conforming 方法劃分每個(gè)單獨(dú)外表 。在這個(gè)幾何中將使某些

10、面產(chǎn)生差的網(wǎng)格質(zhì)量。 檢查外表網(wǎng)格并留意差網(wǎng)格質(zhì)量區(qū)域。經(jīng)過在Geometry和Mesh 間切換，使差網(wǎng)格質(zhì)量區(qū)域和下外表幾何相聯(lián)絡(luò)。這里顯示了幾個(gè)例子:添加虛擬拓?fù)涮摂M拓?fù)湓试S合并相鄰面，移除不想要的外表幾何特征，并生成更高質(zhì)量網(wǎng)格。 右擊 Model (A3) 并選擇 select Insert Virtual TopologyVirtual Topology項(xiàng)添加到了 Outline 中Details 中留意Behaviour 設(shè)為 Low右擊 Virtual Topology 并選擇 Generate Virtual Cells自動(dòng)運(yùn)用 “Low 合并戰(zhàn)略創(chuàng)建虛擬單元。 “Medium

11、 和 “High 戰(zhàn)略能夠?qū)е赂嗝婧喜⒊商摂M單元 虛擬拓?fù)渲羞x擇了Virtual Topology ，指示器會(huì)顯示一切已創(chuàng)建的虛擬單元。檢查新的外表幾何，留意到大多問題面已被合并為一個(gè) cleaner 外表幾何Details 中將 Behaviour 改為Medium右擊 Virtual Topology 并選擇 Generate Virtual Cells留意更多的面合并到虛擬單元嘗試運(yùn)用Behaviour的High選項(xiàng)生成虛擬單元如右邊所示，這個(gè)選項(xiàng)不能作用于這個(gè)幾何切換回 Medium 選項(xiàng)，重新生成虛擬單元檢查改良網(wǎng)格重新生成外表網(wǎng)格，并檢查前面出現(xiàn)差質(zhì)量網(wǎng)格的區(qū)域應(yīng)該發(fā)現(xiàn)外表得到很

12、大地改良依然有些區(qū)域的網(wǎng)格需求改良. 下面箭頭標(biāo)示的是其中一個(gè)區(qū)域.假設(shè)放大并檢查幾何，會(huì)發(fā)現(xiàn)外表的邊上有個(gè)缺陷手動(dòng)添加虛擬單元可手動(dòng)添加虛擬單元進(jìn)一步改良網(wǎng)格 拾取工具欄的Face selection 圖標(biāo)視圖方向大約如下所示 (留意 X-Y軸)從 Outline 中選擇Virtual Topology 選擇如下4個(gè)面, 然后右擊并選擇 Insert Virtual Cell1243檢查改良網(wǎng)格重新生成網(wǎng)格，再次檢查前面出現(xiàn)差質(zhì)量網(wǎng)格的區(qū)域。看到改良的外表網(wǎng)格如有必要繼續(xù)添加 Virtual Cells在某些情況，自動(dòng)添加能夠會(huì)合并一些并不想合并的面。可選擇Virtual Topology項(xiàng)

13、下的Virtual Face 并右擊 delete來刪除個(gè)別虛擬單元.右擊 Mesh 并選擇 Generate Mesh 生成最終固體網(wǎng)格察看流體下一步是創(chuàng)建流體區(qū)域的網(wǎng)格在Outline中展開 Geometry Part section右擊第一個(gè)固體并選擇 Hide Body來隱藏固體區(qū)域右擊被抑制的 (第二個(gè))固體并選擇 Unsuppress Body對(duì)第二個(gè)選擇固體, 在 Details視窗展開 Graphical Properties section 并設(shè)置 Transparency 為1添加膨脹從Outline選擇Virtual Topology流體區(qū)域的虛擬單元早已建立檢查自動(dòng)虛擬

14、單元看能否合理模型中應(yīng)該沒有小面殘留下一步是對(duì)流體壁添加膨脹右擊 Mesh 并選擇 Insert Inflation在Geometry欄需選擇對(duì)應(yīng)流體區(qū)域的固體，然后點(diǎn)擊Apply一旦已選擇了固體，在Boundary欄點(diǎn)擊 No Selection，出現(xiàn) Apply / Cancel 按鈕創(chuàng)建流體網(wǎng)格如今選擇模型的非入口或出口的一個(gè)面從工具欄選擇 Extend to Limitst :選擇一切流體壁點(diǎn)擊 Boundary欄的Apply 右擊Mesh 并選擇Generate Mesh生成最終網(wǎng)格檢查網(wǎng)格質(zhì)量展開Statistics項(xiàng)并設(shè)置 Mesh Metric為Skewness. 留意最大偏斜

15、在FLUENT求解器可接受范圍內(nèi).假設(shè)生成了無虛擬拓?fù)涞木W(wǎng)格, 最大偏斜將相 當(dāng)高。無虛擬單元流體區(qū)域網(wǎng)格無虛擬拓?fù)涮摂M拓?fù)銯LUENT 和 CFX 網(wǎng)格質(zhì)量度量 作業(yè)A.2目的這個(gè)作業(yè)將示范如何運(yùn)用ANSYS 網(wǎng)格劃分程序?qū)σ粌?nèi)部流動(dòng)場(chǎng)生成 in is CFD網(wǎng)格 幾何表示的是航空航天氣閥部分, 已分解為 3 個(gè)體目的是生成包含六面體，棱錐，棱柱和收縮控制四面體單元的共形混合CFD網(wǎng)格，并對(duì) Fluent 和CFX求解器參數(shù)選擇檢查網(wǎng)格質(zhì)量創(chuàng)建網(wǎng)格劃分系統(tǒng)從開場(chǎng)菜單啟動(dòng)ANSYS Workbench點(diǎn)擊左邊工具箱的Component Systems 雙擊 Mesh 選項(xiàng) 右擊 (RMB) G

16、eometry 按鈕并選擇 Import Geometry (一旦輸入了幾何文件，問號(hào)標(biāo)志消逝)從指南文件夾輸入 Aero-Valve.agdb 文件雙擊工程示圖區(qū)的 Mesh 按鈕 ，啟動(dòng)網(wǎng)格劃分程序輸入幾何幾何初始幾何是一個(gè)固體部件，流體區(qū)域在DesignModeler (DM)中被分別出。DM中執(zhí)行的其他操作：定義氣閥位置參數(shù)封鎖出口端創(chuàng)建多體部件，并命名 “Fluid ，資料為 “Fluid重命名個(gè)別體 ， Named Selection 用來定義 Inlet 和Outlet尖角處倒圓角以改良網(wǎng)格質(zhì)量在網(wǎng)格劃分選項(xiàng)面板，選擇以下選項(xiàng):Physics PreferenceCFDMesh

17、MethodAutomatic完成選項(xiàng)后點(diǎn)擊OK 單位設(shè)為 mm網(wǎng)格劃分選項(xiàng)設(shè)置全局網(wǎng)格控制參數(shù):點(diǎn)擊 Mesh 來改動(dòng)設(shè)置校正 DefaultsPhysics Preference CFDSolver PreferenceFluent 或 CFX最初運(yùn)用Fluent is used initially, 但CFX設(shè)置的結(jié)果也會(huì)呈現(xiàn)設(shè)置 Sizing 參數(shù)設(shè)置Use Advanced Size FunctionOn: Curvature設(shè)置 Curvature Normal Angle 為15設(shè)置Min Size為0.20 mm保管其它默許設(shè)置全局網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置 Inflation參數(shù)點(diǎn)擊 Us

18、e Automatic Tet Inflation 下拉列表并選擇 Program Controlled, 保管其它默許值 Maximum Layers設(shè)為 4激活View Advanced Options設(shè)置 Pinch 控制 設(shè)置Pinch Tolerance = 0.15 mm激活 Generate on RefreshMesh Metrics設(shè)為 Skewness ( 對(duì)Fluent)膨脹和收縮參數(shù)留意: Program Controlled Inflation 將對(duì)一切沒指定Name Selection的邊境添加膨脹. 不對(duì)Fluid-Fluid界面添加膨脹留意: Smooth Tr

19、ansition使在膨脹層和四面體網(wǎng)格間按定義的 Growth Rate過渡留意: Layer Compression對(duì)Fluent是默許的Collision Avoidance選項(xiàng) 而Stair Stepping 對(duì) CFX默許留意: 當(dāng)邊長(zhǎng)度或頂點(diǎn)間間隔小于收縮容差的時(shí)候，軟件將在劃分中忽略邊或去除額外的頂點(diǎn)留意: Pinch Tolerance 應(yīng)小于尺寸功能最小尺寸 建立收縮控制 :在樹狀構(gòu)造圖中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵 (RMB (Tree)選擇 Create Pinch Controls創(chuàng)建10個(gè)收縮控制 (展開 Mesh 按鈕列出 pinch controls)收縮控制查看收縮控制查看收縮控

20、制 Ctrl 鼠標(biāo)左鍵 選擇 Pinch controls, 在視圖窗口會(huì)加亮顯示對(duì)入口和出口體指定掃掠方法:掃掠方法選擇Mesh 按鈕選擇體 (如下所示)Cursor Mode設(shè)為Body Selection左擊 (選擇)一可掃掠體 按住 Ctrl 鍵并選擇第二個(gè)體插入方法在圖形窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵 (RMB (Window)Insert - Method出現(xiàn) “Automatic Method 表格在Automatic Method 表格中從下拉菜單項(xiàng)選擇擇Sweep 設(shè)置掃掠方法控制Src/Trg Selection; 選擇Manual Source點(diǎn)擊 Source 選擇欄將激活面拾取按住

21、 Ctrl 鍵并拾取入口和出口面點(diǎn)擊Apply額外設(shè)置設(shè)置Free Face Mesh Type; All Quad設(shè)置Sweep Num Divs; 20設(shè)置Sweep Bias Type; _ _ _ _ _設(shè)置Sweep Bias; 4掃掠方法設(shè)置InletOutlet掃掠體上的2D-膨脹:拾取面; Cursor Mode設(shè)為 Face Selection選擇入口和出口面 (綠色的)RMB (窗口) Insert-Inflation拾取邊Cursor Mode 設(shè)為Edge selection選擇環(huán)繞入口和出口面的4條邊 (紅色標(biāo)志的)點(diǎn)擊Apply膨脹設(shè)置設(shè)置 Maximum Thic

22、kness:3.0 mm保管一切其他選項(xiàng)掃掠膨脹模型的外表網(wǎng)格劃分:右擊 Mesh 并選擇 Preview Surface Mesh提供網(wǎng)格質(zhì)量和密度的反響Advanced Size Function在掃掠體中創(chuàng)建非常細(xì)化的網(wǎng)格, 可經(jīng)過在入口和出口上定義邊間隔來減小尺寸初始外表網(wǎng)格邊尺寸掃掠體上邊網(wǎng)格:插入 Edge Size ; 激活邊拾取選擇環(huán)繞入口和出口面的4條邊右擊 Insert -Sizing設(shè)置參數(shù)改動(dòng)TypeNumber of Divisions; 20改動(dòng) Behavior; Hard檢查膨脹層: (任選的)右擊 Mesh 并選擇 Preview Inflation查看網(wǎng)格 Statistics, 網(wǎng)格尺寸和最大偏斜大約分別是 310000 和0.92預(yù)備好體網(wǎng)格劃分預(yù)覽膨脹.劃分模型:RMB (Tree) 選擇 Generat