干货 | ANSYS Workbench局部网格划分方法介绍

网格是计算机辅助工程（CAE）模拟过程中不可分割的一部分。网格直接影响到求解精 度、求解收敛性和求解速度。此外，建立网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所 耗费时间中的一个重要部分。因此，一个越好的自动化网格工具，越能得到好的解决方案。本文重点介绍ANSYS Workbench局部网格划分方法。

将workbench界面左侧工具栏中的“Mesh”拖入至右侧空白区域松开鼠标创建一个网格划分模块，然后右击“Mesh”模块下的“Geometry”导入几何文件，如图1所示。

图1 ANSYS Mesh模块创建

右击“Mesh”后，插入网格划分方法，如图2所示。

图2 插入网格划分方法

ANSYS Mesh网格划分方法包括自动划分、四面体、六面体主导、扫略和多区五种网格划分方法，如图3所示。

图3 网格划分方法

其中扫略的网格划分方法适用于规则的几何体（源面和目标面拓扑结构一致），可生成高质量的六面体单元或六面体与棱柱体组合单元；六面体为主导的网格划分方法适用于形状较为复杂的体，体表面以六面体划分，内部不能使用六面体划分的区域用四面体填充；四面体的网格划分方法适用于形状特别复杂的体；多区的网格划分方法，程序自动把复杂的几何体切割若干规则的几何体，然后再使用扫略划分方法。

图4列出了采用不同网格划分方法的得到的有限元模型。

导入至Workbench的几何模型在某一面上存在细小特征（9个圆圈），如图5所示。若直接进行网格划分，会在圆圈附近加密网格，，这样会使网格数量大大增加，从而延长计算时间。通常的做法是在ANSYS几何处理模块（Spaceclaim或DesignModeler）中将这些圆圈事先删除，然后再进行网格划分。然而在网格划分时选用适当的网格划分方法也是可以起到消除细小特征的作用。

图5 带细小特征的几何模型

下面将介绍可起到消除细小特征的两种网格划分方法——四面体独立网格划分和多区网格划分方法。

四面体网格划分有两种算法，如图6所示。一种是一致网格划分，即划分的顺序为线.>面.>体，此种方法会捕捉细小特征；另外一种是独立网格划分，即划分的顺序为体.>面.>线，此种方法会消除细小特征。

图6 四面体网格划分方法（一致网格与独立网格）

下图分别列出了通过四面体一致网格划分方法得到的有限元模型和通过四面体独立网格划分方法得到的有限元模型。从图中可以看出，采用四面体独立网格划分方法可消除面上存在的细小特征圆圈。

图7四面体网格划分方法

对于这个模型在进行多区网格划分时若采用“Free Mesh Type”的默认设置“Not Allowed”是不能完成网格划分的，因为几何体中间部位的外轮廓存在倒角，不能全部扫略成六面体。将“Not Allowed”切换成“Hexa Dominant”或者“Tetra/Pyramid”后，即可顺利划分成图4（d）所示的有限元模型。从图4（d）中可以看出，多区网格划分方法具有消除细小特征的功能。

图8多区网格划分方法“Free Mesh Type”设置