ANSYS Workbench网格划分指南：结构与CFD需求详解

ANSYS Workbench Mesh网格划分是数值模拟软件ANSYS的核心组件，它在进行结构力学分析（如结构动力学、电磁场仿真、显示动力学分析等）和计算流体动力学（CFD）分析时起着至关重要的作用。Workbench提供了集成的网格划分工具，包括ICEMCFD、TGrid、CFX、GAMBIT、ANSYSPrep/Post等，这些工具能够生成针对不同物理场和求解器所需的网格文件。 网格划分主要涉及两种类型的网格：有限元分析（FEM）的结构网格和计算流体力学（CFD）的网格。对于结构网格，精细网格划分是关键，特别是为了捕捉关心区域的梯度，如温度、应变能、应力能和位移。通常建议使用四面体网格，尽管六面体单元更受青睐，尤其对于某些特定的有限元求解器。结构网格的四面体单元通常为二阶，即包含中节点。而在CFD网格中，光滑度和平滑过渡非常重要，因为这对结果精度影响极大，可能需要大量四面体或六面体单元，尤其是六面体在减少节点数的同时保持求解精度上更有优势。CFD网格的四面体单元通常是一阶，没有中节点。 在进行网格划分时，会根据分析类型选择不同的策略。结构分析倾向于使用高阶单元处理粗略网格，而CFD则需要高质量、平滑过渡的网格，特别在处理边界层时，不同的CFD求解器可能有不同的要求。显示动力学分析则强调网格的均匀性。在设置网格参数时，Workbench提供了Advanced中的ElementMidsideNodes选项和Sizeing中的RelevanceCenter、Smoothing、Transition选项，用于控制节点关联中心、平滑程度和网格过渡。 网格划分的目标是将求解域适当地分割成单元，确保在每个部分都能获得精确的数值解。这一步骤直接影响到模拟结果的准确性和效率，因此，网格质量的好坏直接关系到整个仿真分析的可靠性。理解并掌握这些网格划分原则和技巧是进行有效ANSYS Workbench模拟的基础。