3.3 網格參數設置

在利用ANSYS Workbench進行網格劃分時，可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶參與到網格的詳細參數設置中去，尤其是對于復雜的零部件。

網格參數是在參數設置區進行的，同時該區還顯示了網格劃分后的詳細信息。參數設置區包含Diplay（顯示）、Defaults（默認設置）、Sizing（尺寸控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如圖3-9所示。

劃分網格目標的物理環境包括結構分析（Mechanical）、非線性結構分析（Nonlinear Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動力學分析（Explicit）等，如圖3-10所示。設置完成后會自動生成相關物理環境的網格（如Mechanical、FLUENT、CFX等）。

在劃分網格時，不同的分析類型需要有不同的網格劃分要求，結構分析使用高階單元劃分較為粗糙的網格，CFD要求使用好的、平滑過渡的網格、邊界層轉化，不同的CFD求解器也有不同的要求，如表3-1所示。在網格劃分的物理環境設置完成之后，需要設定物理優先項，劃分后的網格如圖3-11～圖3-14所示。

3.3.1 默認參數設置

關于默認參數的設置（Defaults）在前面的小節中已經介紹過了，這里僅介紹Relevance（相關性）及Relevance Center（關聯中心）兩個選項，如圖3-15所示。雖然Relevance Center是在尺寸參數控制選項里設置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。

其中Relevance（相關性）是通過拖動滑塊來實現網格細化或粗糙控制的，而Relevance Center（關聯中心）有Coarse、Medium、Fine三個選項進行選擇控制，效果如圖3-16所示。

3.3.2 尺寸控制

尺寸控制（Sizing）是在參數設置區進行設定的，尺寸控制包含的選項如圖3-17所示。

● 全局尺寸控制：Element Size（單元尺寸）用來設置整個模型使用的單元尺寸。該尺寸將應用到所有的邊、面和體的劃分中。當在Sizing面板的Use Advanced Size Function下選用高級尺寸功能時，該選項將不會出現。

技巧提示

● 初始尺寸種子：Initial Size Seed（初始尺寸種子）用來控制每一個部件的初始網格種子，此時已定義單元的尺寸會被忽略，它包含Active Assembly、Full Assembly、Part三個選項。

? Active Assembly（有效組件）：該選項為默認選項，初始種子放入未抑制部件，網格可以改變。

? Full Assembly（整個組件）：選擇該設置時，不考慮抑制部件的數量，初始種子放入所有裝配部件。由于抑制部件的存在，網格不會改變。

? Part（部件）：選擇該設置時，初始種子在網格劃分時放入個別特殊部件。由于抑制部件的存在，網格不會改變。

● 平滑網格：平滑（Smoothing）是通過移動周圍節點和單元的節點位置來改進網格質量的，包含Low、Medium、High三個選項可供選擇。

● 過渡：過渡（Transition）用于控制鄰近單元增長比，包含Fast、Slow兩個選項可供選擇。通常情況下，CFD、Explicit分析需要緩慢產生網格過渡，Mechanical、Electromagetics需要快速產生網格過渡。

● 跨度中心角：跨度中心角（Span Angle Center）用來設定基于邊細化的曲度目標。控制網格在彎曲區域細分，直到單獨單元跨越這個角，包含Coarse（粗糙：60°~91°）、Medium（中等：24°~75°）、Fine（細化12°~36°）三個選項可供選擇，不同的跨度中心角的效果如圖3-18所示。

技巧提示

1．高級尺寸控制

在無高級尺寸功能時，可根據已定義的單元尺寸對邊劃分網格；而在有高級尺寸控制時，Curvature和Proximity可以對網格進行細化，對缺陷和收縮控制進行調整，然后通過面和體網格劃分器進行網格劃分。

高級尺寸控制是通過在Sizing面板的Size Function進行開啟控制的，高級尺寸功能包括Adaptive（自適應）、 Proximity and Curvature（近似和曲度）、Curvature（曲度）、Proximity（近似）以及Uniform（均勻）5個選項，如圖3-19所示，選擇不同的選項時參數設置也會不同，如圖3-20所示為選擇Proximity and Curvature時的參數設置列表，如圖3-21所示為選擇Uniform時的參數設置列表。

2．局部尺寸控制

根據所使用的網格劃分方法，可用到的局部網格控制的尺寸包括Method（方法）、Sizing（尺寸）、Contact Sizing（接觸尺寸）、Refinement（細化）、Mapped Face Meshing（映射面劃分）、Match Control（匹配控制）、Pinch（收縮）及Inflation（膨脹）等。

插入局部尺寸的方法有兩種：通過Mesh工具欄插入局部尺寸控制，如圖3-22所示；通過快捷菜單插入，如圖3-23所示。

插入局部尺寸后，在參數設置欄的Defination（定義）中默認會出現Element Size（單元尺寸）選項，如圖3-24所示，該選項可以定義體、面、邊或頂點的平均單元邊長。當Type（類型）選擇Sphere of Influence（球體內）時可以設定平均單元尺寸，如圖3-25所示。

技巧提示

3.3.3 膨脹控制

膨脹控制（Inflation）是通過邊界法向擠壓面邊界網格轉化實現的，主要應用于CFD（計算流體力學）分析中，用于處理邊界層處的網格，實現從膨脹層到內部網格的平滑過渡，其中包括純六面體及楔形體等，但這并不表示膨脹控制只能應用于CFD，在固體力學的FEM分析中，亦可應用Inflation法來處理網格。

1．膨脹選項

Inflation Option（膨脹選項）包括Smooth Transition（平滑過渡）、Total Thickness（總厚度）、First Layer Thickness（第一層厚度）等選項，如圖3-26所示。

（1）平滑過渡

該選項為默認選項，如圖3-27所示，表示使用局部四面體單元尺寸計算每個局部的初始高度和總高度，以達到平滑的體積變化比。每個膨脹的三角形都有一個關于面積計算的初始高度，在節點處平均。這意味著對于均勻網格，初始高度大致相同，而對于變化網格，初始高度是不同的。

選擇Smooth Transition時，Transition Ratio（過渡比）選項會出現，用于設置膨脹的最后單元層和四面體區域第一單元層間的體尺寸改變。

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（2）總厚度

Total Thickness（總厚度）用來創建常膨脹層，其參數如圖3-28所示。可用Number of Layers的值和Growth Rate來控制，以獲得Maximum Thickness值控制的總厚度。不同于Smooth Transition選項的膨脹，Total Thickness選項的膨脹的第一膨脹層和下列每一層的厚度都是常量。

（3）第一層厚度

First Layer Thickness（第一層厚度）用來創建常膨脹層，其參數如圖3-29所示。可使用First Layer Height、Maximum Layers和Growth Rate控制生成膨脹網格。不同于Smooth Transition選項的膨脹，First Layer Thickness選項的第一膨脹層和下列每一層的厚度都是常量。

2．膨脹運算法則

膨脹運算法則（Inflation Algorithm）包括Pre（前處理）、Post（后處理）兩個選項，如圖3-30所示，各選項的使用方法如下。

● Pre（前處理）：是TGrid算法，該算法是所有物理類型的默認設置，運算時首先進行表面網格膨脹，然后生成體網格。前處理可以應用于掃掠和2D網格劃分，但不支持鄰近面設置不同的層數。

● Post（后處理）：是ICEM CFD算法，該算法是使用一種在四面體網格生成后作用的處理技術，只對Patching Conforming和Patch Independent四面體網格有效。

3.3.4 網格信息

網格信息（Statistics）用來統計網格劃分的結果，主要包括Elements Quality（單元質量）、Aspect Ratio（面比例）及Jacobian Ratio（雅可比比率）等方面的內容，如圖3-31所示，這里不再詳細講解。

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