安世亞太培訓網(wǎng)格質(zhì)量

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)量考慮一般考慮求解中網(wǎng)格質(zhì)量的影響CFX求解器的網(wǎng)格質(zhì)量考慮網(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進網(wǎng)格質(zhì)量策略CAD清除虛擬拓撲收縮控制理性網(wǎng)格尺寸和膨脹設置一般推薦作業(yè)A.1汽車集流管的虛擬拓撲作業(yè)A.2FLUENT和CFX網(wǎng)格質(zhì)量度量ANSYS網(wǎng)格劃分的網(wǎng)格度量Mesh選項中可得到MeshMetric，可對其進行設置和查看來評估網(wǎng)格質(zhì)量不同物理環(huán)境和不同求解器對網(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認方法基于規(guī)一化的角誤差:偏斜=

其中是等角的面/單元(對三角形和四面體為60,對四邊形和六面體為90)適用于所有的面和單元形狀使用于棱柱和棱錐最優(yōu)(等邊的)單元實際單元球網(wǎng)格質(zhì)量度量01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)量度量縱橫比一般三角形和四邊形的形貌是最長比與最短邊比的函數(shù)(詳細見UserGuide)對等邊三角形或正方形等于1(理想的)ANSYS網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計對表面網(wǎng)格(在預覽表面網(wǎng)格生成后)和體網(wǎng)格(在預覽膨脹層或網(wǎng)格生成后)已選擇的網(wǎng)格度量，將顯示min,max,averaged和standarddeviation

在樹狀略圖的Mesh對象下，使用ShowWorstElements可突出顯示最壞單元FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量考慮事項FLUENT需要高質(zhì)量的網(wǎng)格來避免數(shù)值發(fā)散涉及幾個網(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使用的求解器(基于密度或基于壓力)，F(xiàn)LUENT可容忍差的網(wǎng)格質(zhì)量，而一些程序可能需要更高的網(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)量度量FLUENT用戶圖形界面菜單中Mesh/Info/Quality下得到,或使用TUI命令‘mesh/quality’FLUENT網(wǎng)格質(zhì)量要求對Fluent最重要的網(wǎng)格質(zhì)量度量是:SkewnessAspectRatioCellSizeChange(ANSYS網(wǎng)格不能執(zhí)行)

對所有或大多數(shù)程序:Skewness:對六面體,三角形和四邊形:應小于0.8對四面體:應小于0.9AspectRatio:應小于40,但取決于流體特性膨脹層可容忍大于50CellSizeChange:應在1與2之間差網(wǎng)格質(zhì)量可能導致不精確求解和緩慢收斂

一些程序可能要求比建議值更低的偏斜值Skewness和Fluent求解器不推薦高skewness值一般保持體網(wǎng)格最大skewness值<0.95。而這個值和物理分析類型和單元位置緊密相關如果體網(wǎng)格包含退化單元，F(xiàn)LUENT會報告負的單元體積skewness網(wǎng)格質(zhì)量度量等級:

*一些情況下，基于求解器的壓力可運用包含少量skewness為0.98單元的網(wǎng)格.0-0.250.25-0.500.50-0.800.80-0.950.95-0.980.98-1.00*ExcellentverygoodgoodacceptablebadInacceptable*(max,avg)CSKEW=(0.912,0.291)(max,avg)CAR=(62.731,7.402)(max,avg)CSKEW=(0.801,0.287)(max,avg)CAR=(8.153,1.298)VzMIN≈-100ft/minVzMAX≈400ft/minVzMIN≈-90ft/minVzMAX≈600ft/min求解中網(wǎng)格格質(zhì)量的影影響Largecellsizechange例子網(wǎng)格2網(wǎng)格1CFX網(wǎng)格質(zhì)量考考慮事項CFX求解器對網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量要要求和FLUENT求解器有點點不同，由由于兩個編編碼的求解解器結(jié)構(gòu)的的不同F(xiàn)luent求解器是單單元為中心心的,流體變量計計算在單元元的中心分分配,其網(wǎng)格單元元和求解器器單元相同同CFX求解器是頂頂點為中心心的，流流體變量單單元在頂點點存儲,求解器單元元是雙重網(wǎng)網(wǎng)格單元。。這意味著著網(wǎng)格單元元的頂點是是求解器單單元的中心心CFX網(wǎng)格質(zhì)量考考慮事項CFX求解器有3個重要的網(wǎng)網(wǎng)格度量標標準，每次次運行和更更新開始的的畸形網(wǎng)格格網(wǎng)格正交性性縱橫比擴展因子+--------------------------------------------------------------------+|MeshStatistics|+--------------------------------------------------------------------+DomainName:AirDuctMinimumOrthogonalityAngle[degrees]=20.4okMaximumAspectRatio=13.5OKMaximumMeshExpansionFactor=700.4!DomainName:WaterPipeMinimumOrthogonalityAngle[degrees]=32.8okMaximumAspectRatio=6.4OKMaximumMeshExpansionFactor=73.5!GlobalMeshQualityStatistics:MinimumOrthogonalityAngle[degrees]=20.4okMaximumAspectRatio=13.5OKMaximumMeshExpansionFactor=700.4!好的(OK)可接受的(ok)可疑的(!)正交性度量量由以下組組成:ip-face法向向量,n,與node-to-node向量,s.正交性椅子子=n·s,>1/3想要的正交角=90o-acos(n·s),>20o想要的這不同于CFD后處理中Max/Min面角?YES!對應于邊之之間角的面面角如果一單元元在兩個方方向偏斜，，可有一個個可接受面面角和一不不可接受正正交角CFX網(wǎng)格正交性性CFX網(wǎng)格擴展因因子擴展因子度度量相對控控制體質(zhì)心心的差節(jié)點點位置網(wǎng)格擴展因因子≈節(jié)節(jié)點周圍圍的最大單單元體積和和最小單元元體積的比比<20是想要的在CFD后處理中，，網(wǎng)格擴展展因子本質(zhì)質(zhì)上和單元元體積比是是同樣的CFX網(wǎng)格縱橫比比縱橫比度量量控制體的的伸長縱橫比=節(jié)點周圍每每個單元最最大和最小小ip-areas的比的最大大值,<100是想要的在CFD后處理中，，縱橫比和邊邊長度比很很相似CFX網(wǎng)格質(zhì)量重重要性離散誤差的的來源流量逼近法法中非正交交性引入誤誤差存儲和源逼逼近法中大大網(wǎng)格擴展展引入誤差差離散誤差的的擴大對減小非正正交性誤差差的校正可可引起非物物理影響線性化方程程求解難點點大縱橫比需需要使用更更多重要數(shù)數(shù)字(如，雙精度度求解器的的使用)為什么網(wǎng)格格質(zhì)量重要要?網(wǎng)格質(zhì)量影影響要素CAD問題小邊,尖銳邊和面面邊和面間小小縫隙/通道未連接幾何何體需確定CAD問題并消除除網(wǎng)格質(zhì)量影影響要素網(wǎng)格分解和和分布急劇變化的的幾何，不不連續(xù)或小小縫隙可能能需要更多多分解適當?shù)木W(wǎng)格格分布可預預測物理條條件不適當?shù)姆址纸夂头植疾伎赡軐е麓蟮膯螁卧叽缱冏兓?，縱橫橫比和(或)偏斜網(wǎng)格質(zhì)量影影響要素尺寸功能類類型不適當?shù)氖故褂?或根本不使使用)高級尺寸功功能(ASF)可能導致差差網(wǎng)格質(zhì)量量對彎曲特征征支配的幾幾何使用CurvatureASF對有縫隙或或狹窄成份份的幾何使使用ProximityASF對綜合這些些特征的幾幾何使用CurvatureandProximityASFASF可用來消除!劃分方法劃分方法不適適當?shù)氖褂?自動,四面體,掃掠,多區(qū)和CFX-網(wǎng)格)會導致大的偏偏斜劃分方法的選選擇取決于幾幾何和應用程程序使用Outline中Mesh對象下ShowtheSweepableBodies是一個好習慣慣許多程序利用用PatchConforming和掃掠劃分方方法Arelatively“good”meshintermsofmaxskewness,howevertheaverageandstandarddeviationarelarge網(wǎng)格質(zhì)量影響響要素膨脹不適當?shù)?表面網(wǎng)格質(zhì)量量膨脹表表面選選擇膨脹選選項膨脹算算法(compression或stair-stepping層)膨脹參參數(shù)高級膨膨脹選選項可能導導致差差的網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量!受影響響的膨膨脹改進網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量策略CAD清除使用CAD或DM:簡化幾何合并小邊合并邊以以減少面面的數(shù)量量避免狹窄窄面只在重要要地方保保留體間間隙分解幾何何移除不必必要幾何何幾何相加加幾何修補補DM中分裂邊邊/項目邊/合并面后后改進網(wǎng)格格質(zhì)量策策略虛擬拓撲撲AM中使用VT在簡化幾幾何細節(jié)節(jié)可在Outline中Model下添加創(chuàng)建虛擬擬邊/面可改進進網(wǎng)格如果結(jié)果果表面網(wǎng)網(wǎng)格扭曲曲，則考考慮修整整DM或CAD中幾何問問題用寬面虛虛擬合并并狹小面面后改進網(wǎng)格格質(zhì)量策策略收縮控制制允許在網(wǎng)網(wǎng)格水平平移除小小的特征征(小邊或狹狹小面)供Patch-Conforming四面體方方法使用用當收縮標標準合適適的時候候，小的的特征從從網(wǎng)格中中消除用Outline中Mesh下PinchControls自動探測收縮縮位置改進網(wǎng)格質(zhì)量量策略Sensible網(wǎng)格尺寸和膨膨脹設置最小尺寸減少少2X以適應狹小幾幾何。結(jié)果網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量得到到改進。局部部面尺寸也可可能使用。一般建議如果體網(wǎng)格滿滿足以下一個個或更多條件件，則認為不不可接受:FLUENT網(wǎng)格非常高高的偏斜(>0.98)退化單元(偏斜~1)高縱橫比單單元負體積單元質(zhì)量改改進:改進表面網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量移動網(wǎng)格節(jié)節(jié)點CAD修整幾何問問題如尖角角,小邊,合并面和/或分解幾何何DM中Clean-up工具簡化幾幾何和它們們的實體ANSYSMeshing程序中不同同方法，全全局和局部部尺寸和參參數(shù)ANSYSMeshing程序中收縮縮控制消除除小特征ANSYSMeshing程序中虛擬擬拓撲以簡簡化幾何改進網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量策略混雜的如果模型包包含多個部部件或體，，需在Outline中Geometry對象下加亮亮它們來顯顯示網(wǎng)格度度量信息影響體(BOI)技術也可用用來控制網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量和和適當局部部分解包括直方圖圖的更多高高級網(wǎng)格度度量可通過過FEM中FEModelerMeshMetrics展示也可在CFD后處理中查查看不同網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)量度度量汽車集流管管的虛擬拓拓撲作業(yè)A.1目標這個作業(yè)使使用作業(yè)5.2的集流管幾幾何.這個幾何包包含很多有有問題的小小面和尖角角。作業(yè)5.2中,PatchIndependent方法被用來來生成了一一個高質(zhì)量量網(wǎng)格，而而不用修改改幾何。這這個作業(yè)中中將使用虛虛擬拓撲移移除問題幾幾何，然后后使用默認認的PatchConforming網(wǎng)格劃分方方法。開始項目啟動ANSYS12.0Workbench點擊左邊工工具箱中ComponentSystems雙擊Mesh選項將其添添加到項目目示圖區(qū)在ProjectSchematic中右擊Geometry并選擇ImportGeometry>Browse.選擇Auto-Manifold.agdb文件命名選項項接下來,確定NamedSelections被引入Meshing:右擊cellA2然后選擇擇Properties確保NamedSelections是選中的的,并且NamedSelectionKey是空白的的關閉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Bodyselection圖標選擇內(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)格設置置選擇Outline中Mesh在Details中設置PhysicsPreference為CFD這里假設設固體中中熱傳遞遞用CFD求解器求求解展開Sizing選項，設設置:SpanAngleCenter=MediumMinSize=1.0mmMaxFaceSize=10.0mmMaxTetSize=10.0mm右擊Outline中Mesh并選擇PreviewSurfaceMesh由于體體是不不可掃掃掠的的,將應用用默認認的PatchConforming方法檢查網(wǎng)網(wǎng)格PatchConforming方法劃劃分每每個單單獨表表面。。在在這個個幾何何中將將使某某些面面產(chǎn)生生差的的網(wǎng)格格質(zhì)量量。檢檢查查表面面網(wǎng)格格并注注意差差網(wǎng)格格質(zhì)量量區(qū)域域。通通過在在Geometry和Mesh間切換換，使使差網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量區(qū)區(qū)域和和下表表面幾幾何相相聯(lián)系系。這這里顯顯示了了幾個個例子子:添加虛虛擬拓拓撲虛擬拓拓撲允允許合合并相相鄰面面，移移除不不想要要的表表面幾幾何特特征，，并生生成更更高質(zhì)質(zhì)量網(wǎng)網(wǎng)格。。右擊Model(A3)并選擇擇selectInsert>VirtualTopologyVirtualTopology項添加加到了了Outline中Details中注意意Behaviour設為Low右擊VirtualTopology并選擇GenerateVirtualCells自動使用“Low”合并策略創(chuàng)創(chuàng)建虛擬單單元?！癕edium”和“High””策略可能導導致更多面面合并成虛虛擬單元虛擬拓撲當選擇了VirtualTopology，指示器會會顯示所有有已創(chuàng)建的的虛擬單元元。檢查新的表表面幾何，，注意到大大多問題面面已被合并并為一個cleaner表面幾何Details中將Behaviour改為Medium右擊VirtualTopology并選擇GenerateVirtualCells注意更多的的面合并到到虛擬單元元嘗試使用Behaviour的High選項生成虛虛擬單元如右邊所示示，這個選選項不能作作用于這個個幾何切換回Medium選項，重新新生成虛擬擬單元檢查改進網(wǎng)網(wǎng)格重新生成表表面網(wǎng)格，，并檢查前前面出現(xiàn)差差質(zhì)量網(wǎng)格格的區(qū)域應該發(fā)現(xiàn)表表面得到很很大地改進進仍然有些區(qū)區(qū)域的網(wǎng)格格需要改進進.下面箭頭標標示的是其其中一個區(qū)區(qū)域.如果放大并并檢查幾何何，會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)表面的邊邊上有個缺缺陷手動添加虛虛擬單元可手動添加加虛擬單元元進一步改改進網(wǎng)格拾取工具欄欄的Faceselection圖標視圖方向大大約如下所所示(注意X-Y軸)從Outline中選擇VirtualTopology選擇如下4個面,然后右擊并并選擇Insert>VirtualCell1243檢查改進網(wǎng)網(wǎng)格重新生成網(wǎng)網(wǎng)格，再次次檢查前面面出現(xiàn)差質(zhì)質(zhì)量網(wǎng)格的的區(qū)域?？吹礁倪M的的表面網(wǎng)格格如有必要繼繼續(xù)添加VirtualCells在某些情況況，自動添添加可能會會合并一些些并不想合合并的面。?？蛇x擇VirtualTopology項下的VirtualFace并右擊delete來刪除個別別虛擬單元元.右擊Mesh并選擇GenerateMesh生成最終固固體網(wǎng)格察看流體下一步是創(chuàng)創(chuàng)建流體區(qū)區(qū)域的網(wǎng)格格在Outline中展開Geometry>Partsection右擊第一個個固體并選選擇HideBody來隱藏固體體區(qū)域右擊被抑制制的(第二個)固體并選擇擇UnsuppressBody對第二個選選擇固體,在Details視窗展開GraphicalPropertiessection并設置Transparency為1添加膨脹從Outline選擇VirtualTopology流體區(qū)域的的虛擬單元元早已建立立檢查自動虛虛擬單元看看是否合理理模型中應該該沒有小面面殘留下一步是對對流體壁添添加膨脹右擊Mesh并選擇Insert>Inflation在Geometry欄需選擇對應應流體區(qū)域的的固體，然后后點擊Apply一旦已選擇了了固體，在Boundary欄點擊NoSelection，出現(xiàn)Apply/Cancel按鈕創(chuàng)建流體網(wǎng)格格現(xiàn)在選擇模型型的非入口或或出口的一個個面從工具欄選擇擇ExtendtoLimitst:選擇所有流體體壁點擊Boundary欄的Apply右擊Mesh并選擇GenerateMesh生成最終網(wǎng)格格檢查網(wǎng)格質(zhì)量量展開Statistics項并設置MeshMetric為Skewness.注意最大偏斜斜在FLUENT求解器可接受受范圍內(nèi).如果生成了無無虛擬拓撲的的網(wǎng)格,最大偏斜將相相當高。無虛擬單元流體區(qū)域網(wǎng)格格無虛擬拓撲虛擬拓撲FLUENT和CFX網(wǎng)格質(zhì)量度量量作業(yè)A.2目標這個作業(yè)將示示范如何應用用ANSYS網(wǎng)格劃分程序序?qū)σ粌?nèi)部流流動場生成inisCFD網(wǎng)格幾何表示的是是航空航天氣氣閥部分,已分解為3個體目標是生成包包含六面體，，棱錐，棱柱柱和收縮控制制四面體單元元的共形混合合CFD網(wǎng)格，并對Fluent和CFX求解器參數(shù)選選擇檢查網(wǎng)格格質(zhì)量創(chuàng)建網(wǎng)格劃分分系統(tǒng)從開始菜單啟啟動ANSYSWorkbench點擊左邊工具具箱的ComponentSystems雙擊Mesh選項右擊(RMB)Geometry按鈕并選擇ImportGeometry(一旦輸入了幾幾何文件，問問號標記消失失)從指南文件夾夾輸入Aero-Valve.agdb文件雙擊項目示圖圖區(qū)的Mesh按鈕，啟動動網(wǎng)格劃分程程序輸入幾何幾何初始幾何是一一個固體部件件，流體區(qū)域域在DesignModeler(DM)中被分離出。。DM中執(zhí)行的其他他操作：定義氣閥位置置參數(shù)關閉出口端創(chuàng)建多體部件件，并命名“Fluid””，材料為““Fluid””重命名個別體體，NamedSelection用來定義Inlet和Outlet尖角處倒圓角角以改進網(wǎng)格格質(zhì)量在網(wǎng)格劃分選選項面板，選選擇以下選項項:PhysicsPreferenceCFDMeshMethodAutomatic完成選項后點點擊OK單位設為mm網(wǎng)格劃分選項項設置全局網(wǎng)格格控制參數(shù):點擊Mesh來改變設置校正DefaultsPhysicsPreferenceCFDSolverPreferenceFluent或CFX最初使用Fluentisusedinitially,但CFX設置的結(jié)果也也會呈現(xiàn)設置Sizing參數(shù)設置UseAdvancedSizeFunctionOn:Curvature設置CurvatureNormalAngle為15°設置MinSize為0.20mm保留其它默認認設置全局網(wǎng)格參數(shù)數(shù)設置Inflation參數(shù)點擊UseAutomaticTetInflation下拉列表并選選擇ProgramControlled,保留其它默認認值MaximumLayers設為4激活ViewAdvancedOptions設置Pinch控制設置PinchTolerance=0.15mm激活GenerateonRefreshMeshMetrics設為Skewness(對Fluent)膨脹和收縮縮參數(shù)注意:ProgramControlledInflation將對所有沒沒指定NameSelection的邊界添加加膨脹.不對Fluid-Fluid界面添加膨膨脹注意:SmoothTransition使在膨脹層層和四面體體網(wǎng)格間按按定義的GrowthRate過渡注意:LayerCompression對Fluent是默認的CollisionAvoidance選項而StairStepping對CFX默認注意意:當邊邊長長度度或或頂頂點點間間距距離離小小于于收收縮縮容容差差的的時時候候，，軟軟件件將將在在劃劃分分中中忽忽略略邊邊或或去去除除額額外外的的頂頂點點注意意:PinchTolerance應小小于于尺尺寸寸功功能能最最小小尺尺寸寸建立立收收縮縮控控制制:在樹樹狀狀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖中中點點擊擊鼠鼠標標右右鍵鍵(RMB(Tree))選擇CreatePinchControls創(chuàng)建10個收縮控制(展開Mesh按鈕列出pinchcontrols)收縮控制查看收縮控制制查看收縮控Ctrl鼠標左鍵–選擇Pinchcontrols,在視圖窗口會加亮顯示對入口和出口口體指定掃掠掠方法:掃掠方法選擇Mesh按鈕選擇體(如下所示)CursorMode設為BodySelection左擊(選擇)一可掃掠體按住Ctrl鍵并選擇第二二個體插入方法在圖形窗口點點擊鼠標右鍵鍵(RMB(Window))Insert-Method出現(xiàn)“AutomaticMethod”表格在AutomaticMethod表格中從下拉菜單選選擇Sweep設置掃掠方法法控制Src/TrgSelection;選擇ManualSource點擊Source選擇欄將激活面拾取取按住Ctrl鍵并拾拾取入入口和和出口口面點擊Apply額外設設置設置FreeFaceMeshType;AllQuad設置SweepNumDivs;20設置SweepBiasType;_________設置SweepBias;4掃掠方方法設設置InletOutlet掃掠體體上的的2D-膨脹:拾取面面;CursorMode設為FaceSelection選擇入入口和和出口口面(綠色的的)RMB(窗口)Insert-Inflation拾取邊邊CursorMode設為Edgeselection選擇環(huán)環(huán)繞入入口和和出口口面的的4條邊(紅色標標記的的)點擊Apply膨脹設設置設置MaximumThickness:3.0mm保留所所有其其他選選項掃掠膨膨脹模型的的表面面網(wǎng)格格劃分分:右擊Mesh并選擇擇PreviewSurfaceMesh提供網(wǎng)網(wǎng)格質(zhì)質(zhì)量和和密度度的反反饋AdvancedSizeFunction在掃掠掠體中中創(chuàng)建建非常常細化化的網(wǎng)網(wǎng)格,可通過過在入入口和和出口口上定定義邊邊間隔隔來減減小尺尺寸初始表表面網(wǎng)網(wǎng)格邊尺寸寸掃掠體體上邊邊網(wǎng)格格:插入EdgeSize;激活邊邊拾取取選擇環(huán)環(huán)繞入入口和和出口口面的的4條邊右擊Insert->Sizing設置參參數(shù)改變TypeNumberofDivisions;20改變Behavior;Hard檢查膨膨脹層層:(任選的的)右擊Mesh并選擇擇