干货 | ANSYS Workbench全局网格划分方法介绍

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全局网格划分方法。

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

ANSYS Workbench Mesh集成了ICEM CFD、TGRID、CFX­MESH和GAMBIT强大的网格划分功能。【Mesh】中可根据不同的物理场和求解器生成网格，物理场有结构场、流场和电磁场，结构场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。不同的物理场对网格的要求不一样，通常流场的网格比结构场要细密得多，结构场中“Nonlinear Mechanical”网格质量比“Mechanical”的网格质量要高。

图2 ANSYS Mesh不同物理场

图3列出了“Nonlinear Mechanical”与“Mechanical”两种网格划分方法所得到的网格质量对比，可以看出，由“Nonlinear Mechanical”得到的网格质量比“Mechanical”得到的网格质量更高。

图3  “Nonlinear Mechanical”与“Mechanical”网格质量对比

Size Function控制方法主要有Adaptive、Curvature、Proximity、Proximity and Curvature，如图4所示。其中Adaptive是自适应网格划分方法；Curvature是由曲率法确定（细化）边和曲面处的网格大小。在有曲率变化的地方，网格会做的比较漂亮，会自动地加密；Proximity是对网格划分算法添加更好的处理临近部位的网格，即控制模型邻近区网格的生成，主要适用于窄/薄处的网格生成。对于狭长/细长的几何体，网格会做的比较好；Proximity and Curvature综合前面两种网格划分方法，适用于比较复杂的几何体。

图4 Size Function控制方法

下图列出了“Adaptive”与“Proximity”两种网格划分方法得到的网格质量对比，可以看出，通过Proximity得到的网格质量明显优于通过Adaptive得到的网格质量，且通过Proximity得到的网格在模型的厚度方向上超过三层，也进一步保证了仿真结果的准确性。因为实体网格只具有X、Y和Z三个方向上的平动自由度，不具有这三个方向上的旋转自由度，若在模型在厚度方向上只有一层或两层网格，则难以捕捉实体模型的弯曲效应。

图5 “Adaptive”与“Proximity”网格质量对比

Span Angle Center控制方法即网格疏密等级控制方法，分为粗糙“Coarse”、中等“Medium”和精密“Fine”三个等级，如图6所示。

图6 网格疏密等级控制

下图列出了“Coarse”和“Fine”两种不同网格疏密等级控制方法，显然通过“Fine”得到的网格质量要优于通过“Coarse”得到的网格质量。

图7  “Coarse”和“Fine”网格质量对比

Tansition网格过渡控制分为两个等级，分别是快速过渡“Fast”和缓慢过渡“Slow”，如图8所示。

图8 Tansition网格过渡控制

在模型右侧加强筋的上面插入尺寸控制，尺寸大小输入1mm，如图9所示，点击“Generate Mesh”生成如图10所示网格。

图9 面网格尺寸控制

下图列出了Tansition网格过渡快慢对比，左图为“Fast”过渡，右图为“Slow”过渡。可以看出右图中红色线框中的网格尺寸大小过渡较为平缓。

图10 Tansition网格过渡快慢对比