ANSYS Workbench网格划分技术要点详解

"ANSYS Workbench Mesh网格划分方法与要求的个人总结" 在ANSYS Workbench环境中，网格划分是数值模拟过程中的关键步骤，它决定了计算的精度和效率。Workbench集成了一系列网格划分工具，如ICEM CFU、TGrid、CFX、GAMBIT、ANSYS Prep/Post等，服务于不同的物理场分析。这些工具生成的网格文件主要分为两大类： 1. 有限元分析（FEM）的结构网格： - 结构网格主要用于结构动力学、电磁场仿真和显示动力学分析（如AUTODYN和ANSYS LSDYNA）。 - 网格细化是必要的，特别是在需要捕捉梯度变化的区域，如温度、应变能、应力和位移。 - 四面体网格是最常见的，但在可能的情况下，优先选择六面体单元，因为它们通常提供更好的刚性和计算效率。 - 对于某些显示有限元求解器，六面体网格是必需的。 - 结构网格的四面体单元通常是二阶的，即每个单元边上有中节点，以提高精度。 2. 计算流体力学（CFD）分析的网格： - CFD网格用于ANSYS CFX和ANSYS FLUENT等流体分析，也包括Polyflow。 - 网格细化同样重要，以捕捉速度、压力和温度等的梯度变化。 - 网格质量和平滑度对于流体分析的结果精度至关重要，可能导致需要大量单元，甚至数百万个。 - 尽管四面体网格普遍使用，但六面体单元更优，因为同样的求解精度下，它们所需的节点数较少。 - CFD网格的四面体单元通常是一阶的，即没有边上的中节点。 不同分析类型的网格划分策略有所不同： - 结构分析：通常使用高阶单元，并可以接受相对较粗的网格划分。 - CFD：需要高质量、平滑过渡的网格，并可能需要特定的边界层转换。 - 显示动力学分析：通常要求网格尺寸均匀，以确保稳定的模拟结果。 在Advanced设置中的ElementMidsideNodes、Relevance Center、Smoothing和Transition参数会影响网格划分的效果。例如： - Mechanical分析通常保持中节点，使用粗略的网格，中等平滑度和快速过渡。 - CFD分析通常删除中节点，使用粗略的网格，中等平滑度和慢速过渡。 - Electromagnetic分析保持中节点，使用中等大小的网格和平滑度，快速过渡。 - 显式动力学分析删除中节点，使用细小的网格和精细的过渡，以获得更精确的结果。 网格划分的目标是将CFD和FEM模型离散化，将求解域划分为足够小的单元，以获得准确的解。这个过程涉及到单元尺寸的选择、形状优化、边界层处理、过渡区域的平滑以及考虑物理问题的特性。在实际操作中，应根据具体问题调整这些参数，以达到最佳的计算效率和结果精度。