ANSYS Workbench网格划分技术要点解析

"ANSYS Workbench 是一个集成的工程模拟平台，它包含了多种网格划分工具，如 ICEMCFD, TGrid, CFX, GAMBIT, ANSYS Prep/Post 等，以支持不同物理场的建模和求解。这个平台能够生成用于有限元分析（FEM）和计算流体力学（CFD）分析的网格文件。" 在ANSYS Workbench中，网格划分是关键步骤，因为它直接影响仿真结果的准确性和计算效率。对于两种主要的网格类型： 1. 结构网格主要用于结构动力学分析、电磁场仿真以及显示动力学分析，如AUTODYN和LSDYNA。结构网格需要满足以下要求： - 细化网格以捕获关键区域的梯度变化，如温度、应变能、应力和位移。 - 六面体单元是首选，因为它们通常提供更好的结果，并且在某些求解器中是必需的。 - 四面体单元通常用于更复杂的几何形状，但应尽量保持为二阶单元，以提高精度。 2. CFD网格适用于ANSYSCFX和ANSYS FLUENT等流体分析。这些网格的特点包括： - 必须细化以捕捉速度、压力和温度的梯度变化。 - 网格质量和平滑度对结果的精确性至关重要，可能导致较大的单元数量。 - 六面体单元比四面体更受青睐，因为它们可以达到相同的精度，但节点数较少。 - CFD网格的四面体单元通常是一阶的，即没有中节点。 不同类型的分析有不同的网格划分策略： - 结构分析：使用高阶单元划分相对粗糙的网格，这有助于节省计算资源。 - CFD：需要高质量、平滑过渡的网格，边界层处理也非常重要，因为不同的求解器可能有特定要求。 - 显示动力学分析：需求更为一致的网格尺寸，以减少不连续性的影响。 在高级设置中，参数如ElementMidsideNodes、Relevance Center、Smoothing和Transition会影响网格的质量和性能。例如，对于机械分析，通常保留中节点，使用中等平滑度和快速过渡；而CFD分析则会丢弃中节点，采用粗糙或中等大小的单元，平滑度设置为中等，过渡设置为慢速。 网格划分的目的是将CFD和FEM模型转化为离散化的数学问题，以便通过数值方法找到近似的解。选择合适的网格类型、单元阶数和质量对于确保仿真结果的可靠性至关重要。在实际操作中，应根据具体的分析需求和几何复杂性进行调整，以达到最佳的计算效果和精度。