虽然我们学习了全局网格控制的方法，但是在对模型网格划分时，我们一般先接受默认值或定义少量参数，利用 Relevance 、 Relevance Center、Transition等进行全局网格调整，在必要的区域依靠 Advanced Size Functions（高级尺寸函数）细化网格。

我们对网格划分的整体思路是先进行整体网格控制，然后对被选的边、面进行网格细化。局部网格控制工具在Mesh Control下，或右击Mesh——insert下。

局部网格设置

局部网格控制包含了8个工具，分别是Method（网格划分方法）、Sizing（网格尺寸）、Contact Sizing（接触网格尺寸）、Refinement （细化）、Face Meshing（映射面网格）、Match Control（匹配控制）、Pinch（收缩）、Inflation （膨胀）等。

1 Method网格划分方法

Method网格划分方法

1.1 Automatic 自动划分法

若实体在整体上可扫掠，则划分为六面体，否则划分为四面体。

因为我们用来分析的几何体往往没有那么规整，要达到整体上课扫掠几率是很低的，所以在用 Automatic 划分网格时，往往划出来的都是四面体，如下图所示。对于可扫掠可理解为模型截面无突变，可通过一次性拉伸、扫掠、多截面扫掠等建模方法得到的实体，具体规则见1.4。

自动划分的网格

1.2 Tetrahedrons四面体网格

优点：适用于任意体，适应性强。能快速生成。在关键区域容易使用曲率和近距细化网格。可使用膨胀细化实体边界的网格。

缺点：在近似网格密度下，单元节点数高于六面体网格。不能使网格在一个方向排列。不适合于薄实体或环形体。

1.3 Hex Dominant六面体主导网格法

先在几何体表面生成六面体网格，再按需要填充六面体、棱锥或四面体单元。最终的网格往往是外6面体内4面体。

Hex Dominant 方法对于不可扫掠的体，要得到六面体网格时被推荐，对于不能用 Sweep 方法划分网格的模型，可以用 Hex-Dominant 方法尽可能多得到六面体网格。

适用于：

①对内部容积大的体有用；

②对体积和表面积比小的薄复杂体无用：对于CFD无边界层识别。

1.4 Sweep扫掠型网格

生成六面体或棱柱网格，要求模型必须是可扫掠的。一个可扫掠体需满足的条件是：

①包含不完全闭合空间；

②至少有一个由边或闭合表面连接的从“源面”到“目标面”的路径；

③没有硬性分割定义以致在源面和目标面相应边上有不同分割数。

扫掠体网格

当创建六面体网格时，先划分“源面”再延伸到“目标面”，其它面叫做侧面。“扫掠方向”或“路径”由侧面定义，源面和目标面间的单元层是由插值法而建立并投射到侧面。当扫掠几何包含许多扭曲/弯曲时，扫掠划分器会产生扭曲单元导致网格划分失败。

扫掠体示意图

如何知道几何体哪些部位能被Sweep？

右键树形窗中的 Mesh——Show——Sweepable Bodies（可被扫掠体）”满足条件的部位会变成绿色，如下图所示。注意：虽然我们通过 Show ——Sweepable Bodies 可能显示没有部位可以被Sweep的体。但我们仍旧可以手动设置来找到源面和目标面，另外源面和目标面不必是平面或平行面，也不必是等截面的。

查看可扫掠

在Src/Trg Selection源面/目标面中, 如果选择 Manual Source（手动源面）则下面的 Source（源面）需要手动选择；如果设置成Manual Source and Target（手动源面和目标面）则源面和目标面都需要手动选择。

实体只允许有一个源面和一个目标面，但是薄壁扫掠允许有多个源面和多个目标面。当Src/Trg Selection选择Automatic Thin（自动薄壁扫掠）或Manual Thin（手动薄壁扫掠）时，在Sweep Num Divs（扫掠层数）中可以设置壁厚方向的网格层数。

壁厚方向的网格层数设置

1.5 Multizone 多区网格划分

其特点是有几何体自动分割功能，从而尽量使每一部分都能被扫掠，多生成六面体网格。如下图，用扫掠方法，这个元件要被切成 3个体来得到纯六面体网格：

多区网格划分

扫掠方法是单个源面对单个目标面的扫掠。多区方法是多个源面对多个目标面。注意，使用多区时一般把 Sizing 下的 Advanced Size Function 关闭。

2 Sizing网格尺寸

Sizing用于设置局部单元的大小。Type 通常采用如下3类：

Sizing设置

①Element Size单元尺寸：用于设置所选中的具体某单元（体，面，边，或顶点）的平均边长。

②Sphere of Influence影响范围：用球体来设置单元平均大小的范围，球心通过局部坐标选取（需要定义一个坐标系），为局部坐标原点，球体所包围的实体单元大小均按照设定的尺寸划分。

Sphere of Influence设置

Sphere of Influence效果

③Number of Divisions分段数量，只对边/线有效，用于设置边缘分段数量。

3 Contact Sizing接触网格尺寸

在零件之间的接触面上产生近似尺寸的单元（不是兼容），以有利于计算。具体设置类型有Element Size 或 Relevance。

Contact Sizing设置

4 Refinement细化

Refinement是对已划分的网格进行细化。Refinement 仅对“边，面，顶点有效”。另外，Refinement 的标准范围值是 1~3，推荐使用 1 级别细化，这使单元边界划分为初始单元边界的一半，是生成粗网格后，网格细化的得到更加密的网格的简易方法。

Refinement 是打破原来的网格划分，但如有原来的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的。尽管对单元的过渡进行平滑处理，但是细化后仍会有不平滑的过渡。

Refinement设置

5 Face Meshing映射面网格

映射可得到方向一致，分布均匀的高质量网格。但如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续，这时将在 Outline Tree中出现。

映射面选择

Face Meshing效果

如何知道几何体哪些部位能被映射？

右键树形窗中的 Mesh——Show——Mappable Faces（可被映射的面）”满足条件的部位会变成绿色。

6 Match Control匹配控制

用于周期面或周期边上划分一致的网格，尤其适用于旋转机械的旋转对称分析。

Match Control说明

7 Pinch收缩（退化）

Pinch 可以在划分网格时自动去除模型上的一些小特征，如边、狭窄区等，收缩只对顶点和边起作用，面和体不能收缩。

自动清除复制零件/装配体的细小网格见本人以前文章《Ansys Workbench网格控制之——全局网格控制》。

自动收缩设置

8 Inflation膨胀

用于边界层网格划分加密。一些物理参数在边界层处的梯度变化很大，如流体场中的管道，其管道内外侧的物理参数是很不一样的。为了精确地描述这些参数，Inflation能够将边界层处的网格密度变得较密一些，一般在 CFD 分析中处理边界层处的网格常用 Inflation 方法。当然，如果在有限元分析中对“表面边界层处”的结果感兴趣，我们也可以用Inflation方法来对边界处的网格进行优化。

典型的 CFD 中，膨胀是由边界法向的挤压面边界网格转化来实现的，可实现从膨胀层到内部网格的平滑过渡。

膨胀设置

①Geometry-作用的几何体，上图中选择了整个几何体；

②Boundary-边界层所在的面（CFD 中就是流体场中对应的管壁，即物理参量变化很大的界面），上图中选择了整个几何体的外表面，如红色部分所示；

③Inflation Option-膨胀选项：

a.Smooth Transition-平滑过渡（默认），使用局部四面体单元尺寸计算每个局部的初始高度和总高度以达到平滑的体积变化比。每个膨胀的三角形都有一个关于面积计算的初始高度，在节点处平均。这意味着对一均匀网格，初始高度大致相同，而对变化网格初始高度也是不同的；

b.总厚度，用Number of Layers 的值和Growth Rate 控制以获得 Maximum Thickness 值控制的总厚度。不同于 Smooth Transition 选项的膨胀，Total Thickness 选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量；

c.第一层厚度，用 First Layer Height，Maximum Layers 和 Growth Rate 控制生成膨胀网格。不同于 Smooth Transition 选项的膨胀，First Layer Thickness 选项的膨胀其第一膨胀层和下列每一层的厚度是常量。

④Transition Ratio-过渡比，指膨胀层最后单元层和四面体区域第一单元层间的体尺寸改变。当求解器设置为 CFX 时，默认的 Transition Ratio 是 0.77。对其它物理选项，如设置为Fluent 的 CFD，默认值是 0.272。（因为 Fluent 求解器是单元为中心的，其网格单元等于求解器单元，而 CFX 求解器是顶点为中心的，求解器单元是双重节点网格构造的，因此会发生不同的处理）

⑤Maximum Layers-边界层的层数；

⑥Growth Rate-指后一层比前一层厚几倍，如设置成 1 则每一层的厚度都是一样的。

⑦Inflation Algorithm-膨胀算法：

Pre-前处理，采用 TGrid 算法，为默认设置。首先表面网格膨胀，然后生成体网格。不支持邻近面设置不同的层数，可应用于扫掠和 2D 网格划分。

Post-后处理，ICEM CFD 算法，使用一种在四面体网格生成后作用的后处理技术，只对 Patching Conforming 和 Patch Independent 四面体网格有效。

膨胀效果

文章来源：CAE中学生