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3.4 掃掠網格劃分

掃掠（Sweep）是指當創建六面體網格時先劃分源面再延伸到目標面的一種網格劃分方法，除源面及目標面以外的面都叫作側面。掃掠方向或路徑由側面定義，源面和目標面間的單元層是由插值法建立并投射到側面上去的。

技巧提示

為劃分比較完整的固體/流體網格，需要同時進行幾個掃掠操作，為使可掃掠體得到共形網格，應將體組裝進多體部件。

使用掃掠劃分方法能夠實現可掃掠體六面體和楔形單元的有效劃分。掃掠劃分方法具有以下特點：

● 體相對源面和目標面的拓撲可實現手動或自動選擇。

● 源面可劃分為四邊形和三角形面。

● 源面網格需要復制到目標面。

● 隨著體的外部拓撲，生成六面體或楔形單元連接兩個面。

一個可掃掠體需要滿足下列條件：

● 包含不完全閉合空間。

● 至少有一個由邊或閉合表面連接的從源面到目標面的路徑。

● 沒有硬性分割定義，在源面和目標面的相應邊上可以有不同的分割數。

掃掠（Sweep）網格劃分的操作步驟如下：

右擊Mesh，如圖3-32所示，在彈出的快捷菜單中執行Insert（插入）→Method（方法）命令，或者如圖3-33所示，執行Mesh Control（網格控制）→Method（方法）命令。

圖3-32 Mesh快捷菜單

圖3-33 Mesh工具欄

在網格參數設置欄中選擇Scope→Geometry選項，在圖形區域選擇應用該方法的體，單擊（應用）按鈕，如圖3-34所示。

圖3-34 網格參數設置

將Definition欄中的Method設置為掃掠（Sweep），即可使用掃掠方法進行網格劃分，如圖3-35所示。

圖3-35 使用掃掠方法

在ANSYS Workbench網格劃分中有3種六面體劃分或掃掠方法。

● 普通掃掠方法：指單個源面對單個目標面的掃掠，該方法可以很好地處理掃掠方向擁有多個側面的情況，掃掠時需要分解幾何以使每個掃掠路徑對應一個體。

● 薄掃掠方法：指多個源面對多個目標面的掃掠，該方法可以很好地替代殼模型中的面，以得到純六面體網格。

技巧提示

當側面相對于源面較大（通常指側面與源面長徑比>1/5）、只有1個源面和1個目標面、掃掠方向沿路徑改變時采用普通掃掠方法，反之則采用薄掃掠方法。

● 多區掃掠方法：是一種自由分解方法，支持多個源面對多個目標面的掃掠。

技巧提示

薄掃掠和多區掃掠方法的引入解決了普通掃掠方法難以解決的問題。薄掃掠方法善于處理薄部件的多個源面和目標面；多區掃掠方法提供非手動分解幾何模型等自由分解方法，并支持多個源面和多個目標面的方法。

使用掃掠（Sweep）方法進行網格劃分時，網格的控制參數如圖3-36所示。

圖3-36 Sweep網格的控制參數

● Free Face Mesh Type（自由面網格類型）：包括Quad/Tri（四邊形/三角形）、All Quad（所有四邊形）、All Tri（所有三角形）。

● Type（類型）：包括Element Size（單元尺寸— 軟約束）、Number of Divisions（分割數— 硬約束）。

● Sweep Bias Type（掃掠偏斜類型）：類似于邊偏斜（從源面到目標面）。

技巧提示

當掃掠幾何包含許多扭曲/彎曲時，掃掠劃分器會產生扭曲單元，從而導致網格劃分失敗，尤其是多步驟創建的幾何（如一系列的拉伸和旋轉）更容易產生問題，采用單個3D操作便可以避免該問題（例如采用掃掠操作代替一系列的拉伸和旋轉操作）。