3.1 网格划分平台
ANSYS Workbench中提供ANSYS Meshing应用程序（网格划分平台）的目标是提供通用的网格划分格局。网格划分工具可以在任何分析类型中使用。 ●FEA仿真：包括结构动力学分析、显示动力学分析（AUTODYN、ANSYS LS/DYNA）、
电磁场分析等。
●CFD分析：包括ANSYS CFX、ANSYS FLUENT等。
3.1.1 网格划分特点
在ANSYS Workbench中进行网格划分，具有以下特点：
●ANSYS网格划分的应用程序采用的是Divide & Conquer（分解克服）方法。
●几何体的各部件可以使用不同的网格划分方法，亦即不同部件的体网格可以不匹配
或不一致。
●所有网格数据需要写入共同的中心数据库。
●3D和2D几何拥有各种不同的网格划分方法。
ANSYS Workbench 15.0从入门到精通
ANSYS Workbench中提供的网格划分法可以在几何体的不同部位运用不同的方法。
1．对于三维几何体
对于三维几何体（3D）有如图3-1所示的几种不同的网格划分方法。
图3-1 3D几何体的网格划分法
（1）自动划分法（Automatic）
自动设置四面体或扫掠网格划分，如果体是可扫掠的，则体将被扫掠划分网格，否则将使用Tetrahedrons下的Patch Conforming网格划分器划分网格。同一部件的体具有一致的网格单元。 （2）四面体划分法（Tetrahedrons）
四面体划分法包括Patch Conforming划分法（Workbench自带功能）及Patch Independent划分法（依
靠ICEM CFD Tetra Algorithm软件包实现）。四面体划分法的参数设置如图3-2所示。
图3-2 四面体划分法的参数设置
Patch Independent网格划分时可能会忽略面及其边界，若在面上施加了边界条件，便不能忽略。它有两种定义方法：Max Element Size用于控制初始单元划分的大小；Approx number of Elements用于控制模型中期望的单元数目（可以被其他网格划分控制覆盖）。
魔术网当Mesh Based Defeaturing设为ON时，在Defeaturing Tolerance选项中设置某一数值时，程序会根据大小和角度过滤掉几何边。
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第19章多物理场耦合分析
（3）六面体主导法（Hex Dominant）
首先生成四边形主导的面网格，然后得到六面体，最后根据需要填充棱锥和四面体单元。该方法适用于不可扫掠的体或内部容积大的体，而对体积和表面积比较小的薄复杂体、CFD 无边界层的识别无用。
（4）扫掠划分法（Sweep）
通过扫掠的方法进行网格划分，网格多是六面体单元，也可能是楔形体单元。
（5）多区划分法（MultiZone）防盗手机套
多区及扫掠划分网格是一种自动几何分解方法。使用扫掠方法时，元件要被切成3个体来得到纯六面体网格。
modelsim2．对于面体或壳二维几何
对于面体或壳二维（2D）几何，ANSYS Workbench提供的网格划分方法有：
●四边形单元主导（Quad Dominant）。
●三角形单元（Triangles）。
●均匀四边形/三角形单元（Uniform Quad/Tri）。
●均匀四边形单元（Uniform Quad）。
不同的软件平台，网格的划分技巧也是不同的，针对ANSYS Workbench网格划分平台，网格的划分技巧如下。
1．对于结构网格
●可以通过细化网格来捕捉所关心部位的梯度（包括温度、应变能、应力能、位移等）。
●结构网格大部分可划分为四面体网格，但首选网格是六面体单元。
●有些显式有限元求解器需要六面体网格。
●结构网格的四面体单元通常是二阶的（单元边上包含中节点）。大功率发光二极管
2．对于CFD网格
●可以通过细化网格来捕捉关心的梯度（包括速度、压力、温度等）。
●网格的质量和平滑度对结果的精确度至关重要（提高网格质量和平滑度会导致较大
的网格数量，通常以数百万单元计算）。
●大部分可划分为四面体网格，但首选网格是六面体单元。
●CFD网格的四面体单元通常是一阶的（单元边上不包含中节点）。
3．网格划分的注意事项
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●网格划分时需要注意细节，几何细节是和物理分析息息相关的，不必要的细节会大
大增加分析需求。
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●需要注意网格细化，复杂应力区域等需要较高密度的网格。
●需要注意效率，大量的单元需要更多的计算资源（内存、运行时间），网格划分是
需要在分析精度和资源使用方面进行权衡。
●需要注意网格质量，在网格划分时，复杂几何区域的网格单元会变扭曲，由此导致
网格质量降低，劣质的单元会导致较差的结果，甚至在某些情况下得不到结果。在ANSYS Workbench中有很多方法可用来检查单元网格的质量。
在ANSYS Workbench
中，网格的划分流程如下：蝗虫养殖前景
设置划分网格目标的物理环境。
设定网格的划分方法。
为方便使用创建命名选项。
预览网格并进行必要的调整。
生成网格。
检查生成的网格质量。
准备分析网格。
对于划分不同分析类型的分析系统，网格尺寸的控制策略也不同，下面简单介绍力学分析及CFD分析的网格尺寸策略。
1．力学分析网格尺寸策略
●利用最小输入的有效方法来解决关键的特征。
●定义或接受少数全局网格尺寸并设置默认值。
●利用Relevance 和Relevance Center进行全局网格调整。
●根据需要可对体、面、边、影响球定义尺寸，可以对网格生成的尺寸施加更多的
控制。
2．CFD网格尺寸策略
●在必要的区域依靠Advanced Size Functions（高级尺寸功能）细化网格，其中默认为
Curvature，根据需要可以选择Proximity。
●识别模型的最小特征：设置能有效识别特征的最小尺寸；如果导致了过于细化的网
格需要在最小尺寸下作用一个硬尺寸；可以使用收缩控制来去除小边和面，以确保收缩容差小于局部最小尺寸。
●根据需要可以对体、面、边或影响球定义软尺寸，可以对网格生成的尺寸设置更多
的控制。
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59 第19章 多物理场耦合分析
3.2 3D 几何网格划分
所有的3D 网格划分方法都要求组成的几何为实体，若输入的是由面体组成的几何，则需要额外操作，将其转换为3D 实体方可进行3D 网格划分，当然表面体仍可以由表面网格划分法来划分。常见的3D 网格基本形状如图
3-3所示。
四面体 六面体 棱锥 棱柱
图3-3 3D 网格的基本形状
其中四面体为非结构化网格，六面体通常为结构化网格，棱锥为四面体和六面体之间的过渡网格，棱柱由四面体网格被拉伸时生成。四面体网格划分在三维网格划分中是最简单的，因此本节将着重介绍四面体网格。
四面体网格的优缺点
四面体网格具有鲜明的优缺点。
● 优点：四面体网格可以施加于任何几何体，可以快速、自动生成；在关键区域容易
使用曲度和近似尺寸功能自动细化网格；可以使用膨胀细化实体边界附近的网格（即边界层识别），边界层有助于面法向网格的细化，但在2D （表面网格）中仍是等向的；为捕捉一个方向的梯度，网格在所有的三个方向细化，即等向细化。
●
缺点：在近似网格密度情况下，单元和节点数高于六面体网格；网格一般不可能在一个方向排列；由于几何和单元性能的非均质性，故而不适合于薄实体或环形体；在使用等向细化时网格数量急剧上升。 四面体网格划分时的常用参数
四面体网格划分时常用的参数如下。
●
最大、最小尺寸。 ●
面、体尺寸。 ●
高级尺寸（Curvature and/or Proximity ）。 ●
增长比（对CFD 逐步变化，避免突变）。 ●
平滑（有助于获取更加均匀尺寸的网格）。 ●
统计学。 ● Mesh Metrics 。
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