【ANSYS网格划分】：提升精度的4大关键技巧，专家级网格质量轻松打造


参考资源链接：[ANSYS分析指南：从基础到高级](https://wenku.csdn.net/doc/6412b6c9be7fbd1778d47f8e?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. ANSYS网格划分概述

在工程仿真和分析中，网格划分是将连续的计算域划分为有限数量的小单元的过程。这种划分对于有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）和其他类型的数值分析至关重要。ANSYS作为一种强大的仿真工具，提供了高级的网格划分功能，以确保分析结果的准确性和效率。

ANSYS网格划分的首要目的是将复杂的物理问题简化为可管理的数学模型。通过创建合适的网格，用户能够捕捉到模型中关键的物理特征，并确保计算资源的高效使用。这一过程的关键在于平衡计算精度和计算成本。在本章中，我们将探索ANSYS网格划分的基础概念，并为读者介绍网格划分的重要性以及它在工程仿真中的应用。

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# 第二章：网格划分基础理论
## 2.1 网格的基本类型和作用
### 2.1.1 结构化网格与非结构化网格的差异
结构化网格和非结构化网格是ANSYS等有限元分析软件中两种主要的网格类型，它们在建模、计算和结果解析上具有显著差异。

结构化网格是由规则排列的单元组成，每个内部节点都有相同的邻接单元数，这种网格类型在规则几何体上应用广泛，如平面、圆柱等。计算速度快，精确度高，易于边界层生成，特别适合简单的几何形状和流体动力学分析。

非结构化网格由不规则排列的单元组成，没有固定的节点连接模式，单元类型可以是三角形、四边形、四面体或六面体等。这种类型的网格在处理复杂的几何结构时非常灵活，但计算量大、时间长。非结构化网格特别适合复杂形状的模型。

### 2.1.2 网格密度和尺寸的重要性
网格密度和尺寸是影响网格划分质量的关键因素之一。高密度网格可以提供更精确的模拟结果，但计算代价也更大。粗网格计算速度快，但可能无法捕捉到模型中的细节特征。

在实际应用中，工程师需要根据模型的复杂程度、计算资源、精度要求等因素综合考虑网格密度和尺寸。在应力集中区域、边界层区域等敏感区域，通常需要更细密的网格来确保结果的准确性。

## 2.2 网格划分的基本原则
### 2.2.1 网格质量的评价指标
网格质量对分析结果有着直接的影响。评价网格质量的指标包括单元形状、单元尺寸变化、单元内部角度等。良好的网格应具备以下特性：

- 单元形状：接近于规则的形状，如正方形、立方体等。
- 长宽比：不应过大，避免产生不规则的单元。
- 扭曲度：应尽可能小，以避免应力集中和结果失真。
- 网格连续性：确保模型的连续性，避免不连续的网格划分。

### 2.2.2 网格划分的最佳实践
网格划分的最佳实践是保证得到高质量网格的关键。以下是一些推荐的实践：

- 对模型进行适当的简化，去除对结果影响不大的小特征。
- 对模型中的敏感区域划分更密集的网格。
- 使用网格划分工具的智能划分功能，根据材料属性和边界条件调整网格尺寸。
- 检查网格质量，对于低质量的网格进行修复或重新划分。

## 2.3 网格划分工具和命令
### 2.3.1 ANSYS网格划分工具概览
ANSYS提供了多种网格划分工具，可应用于不同的工程需求。这些工具包括：

- Meshing：ANSYS自带的通用网格划分工具。
- ICEM CFD：高级的网格生成器，适用于复杂的几何体和流动问题。
- SpaceClaim：一款能够直接对3D模型进行编辑的工具，也能够用于网格前处理。

### 2.3.2 关键命令和操作流程
在ANSYS中，网格划分涉及一系列的命令和操作流程。下面是一些关键命令的简要说明：

- `AMESim`：用于设置网格类型和尺寸的命令。
- `MESH`：用于自动生成网格的命令。
- `MODIFY`：用于修改已有网格属性的命令。

操作流程通常包括：
1. 导入或创建几何模型。
2. 应用材料属性和边界条件。
3. 选择合适的网格类型和设置参数。
4. 生成网格并进行质量检查。
5. 调整网格或重新划分以满足分析需求。

在操作过程中，可以通过ANSYS的图形用户界面(GUI)或命令行来执行上述操作。对于复杂模型，使用命令行方式能够提供更多的自定义选项和更精细的控制。

以上内容给出了第二章的基础理论概览，接下来的章节将继续深入探索网格划分的技巧、实践应用及专家级技巧等。

# 3. 提高网格质量的技巧

## 3.1 网格细化与过渡技巧

网格细化是通过在模型的特定区域使用更小的单元尺寸来提高计算精度的一种技术。在进行结构分析、流体流动和热传递模拟时，对模型的关键区域进行细化可以得到更精确的结果。

### 3.1.1 网格细化技术的应用

应用网格细化技术时，首先需要识别模型中对结果影响最大的区域，如应力集中区域、流体速度梯度大的区域、热梯度大的区域等。这些区域通常需要更细致的网格以捕捉物理现象的细微变化。通常，网格细化可以通过以下两种方式实现：

1. **局部细化**：在模型的特定区域创建更小的单元尺寸。例如，在结构分析中，可以在应力集中区域进行局部细化，以获得更准确的应力和变形数据。
2. **全局细化**：减少整个模型的单元尺寸。这种方法适用于那些需要在整个模型中提高精度的情况。

在ANSYS中，可以通过定义网格控制区域并调整局部单元尺寸来实施网格细化。`MESH` 命令允许用户指定细化的水平，如 `MESH, FINESIZE, region` 其中 `FINESIZE` 是新的单元尺寸，而 `region` 是需要细化的区域标识。

### 3.1.2 网格过渡区的设置

网格过渡区是指从一个区域的粗网格平滑过渡到另一个区域的细网格。这