ANSYS Fluent Meshing技术进展

• 崔亮 / 行业专员 • 安世亚太科技股份有限公司

ANSYS网格划分工具体系 (@R16.1)

Fluent Meshing • 高级的非结构化网格划

分工具 (Tet, HexCore, CutCell, Poly + prisms)

• 可以在Workbench中进行脚本编写

WB Meshing • Workbench内置的混

合网格划分工具

• 内置于Workbench，无需进行脚本编写

ICEM CFD • 高级的六面体网格划分

工具

• 可以在Workbench中进行脚本编写

库共享 CFD & Mechanical Multiphysics CFD

ANSYS Fluent Meshing

高级的非结构化网格划分工具

内嵌在Fluent求解器的GUI中

基于TGrid算法

完整的从CAD到体网格的工作流程

全新的模型树界面 (从R16.0开始)

能够处理多达数十亿的超大规模网格 能够通过脚本实现批量运行

表面网格划分技术

Courtesy of Lilleaker Consulting AS and Inocean-Marotec AS

Courtesy of Materialise

保形网格重划分 高质量表面包裹

• 在“脏”几何上自动进行表面网格划分 • 创建“滴水不漏”的表面 • 减少CAD修复的需要 (处理漏洞、重叠、干涉等)

• 优秀的几何特征捕捉能力和高质量的表面网格

全局和局部的网格编辑工具

用于共轭传热的连通性工具

体网格划分技术

Courtesy of Lola Cars

高质量、大规模的混合体网格划分 • 高级的棱柱层网格控制 • Tet, HexCore, CutCell, Poly (beta @ R16)

全局和局部的网格编辑

工作流程 表面网格 体网格

“CFD Mesh” CAD Import

Join / Intersect Improve

“STL-like” CAD Import Wrap Improve

Remesh Improve Surface Mesh Import

Create Volume Mesh

Improve Mesh

Volume Mesh Import

输入格式 几何 • CAD直接格式

• 使用Workbench的CAD接口 • 导入过程中将CAD转化为刻面

数据或表面网格 • CAD中间格式

• STEP, IGES, ACIS, Parasolid • 导入过程中将CAD转化为刻面

数据或表面网格 • 刻面几何

• STL文件

网格 • 多种网格格式

• MSH, CGNS, PATRAN, NASTRAN • 表面和/或体网格

图形工具

• 方便对装配体进行分析 • 高效的图形化选择 • 通过快捷键或图标操作

孤立所选

爆炸视图

隐藏所选

透明视图

选择相似的

选择/显示图标

选择过滤器

可视化设置

高级选项

几何工具 准备拓扑的专业工具 • 能够增加/修改几何实体

• 减少或移除了对上游CAD工具的需求 • 能够正确定义体积区域用于网格划分

移除间隙 高级封盖功能

对齐实体

连通性工具 (尤其适用于共轭传热)

网格之间的“布尔运算” • 自动查找接触

• 面和面的接触 • 边和面的接触

• 自动局部网格重划分以提升质量 • 灵活的分网过程

• 避免使用非一致交界面

综合诊断工具

几何 • 交叉：

• 区域之间 • 区域内部

• 接近度： • 间隙 • 小厚度

表面连通性 • 自由边 • 无效的多重连接 • 重叠单元 • 尖刺

质量 • 提升表面网格质量

自动检查、修复以及改进表面 • 可以进行全局修复或局部修复 (半自动)

自由边 多重连接 正交偏斜度较差 间隙

尺寸函数

基于几何特征的自动化尺寸定义 • 全局和局部控制 • 多种尺寸函数类型：

• Curvature, Proximity, Soft or Hard Fixed, Meshed, Body of influence (BOI)

• 尺寸函数场的多种用途： • 表面包裹或重划分 • Tetra或Poly体网格 • CutCell

使用视图工具显示尺寸 • 易于检查尺寸 • 云图或探查工具用于局部的尺寸预览

曲率

表面包裹 在类似STL几何的基础上创建“滴水不漏”的表面网格 • 工作流程简单

• 漏洞修复工具

• 精确的特征捕捉

Fluid Object

STL类型的装配体 & 材料点

表面包裹：附加工具

几何恢复水平 • 两种恢复水平

• 高：清晰的特征捕捉 + 更好的网格质量 (remesh)

• 低：快速 + 更多的特征简化

• 通过显示工具查看恢复水平

漏洞修复 • 在表面包裹开始之前检查密封性

• 基于尺寸函数场

• 显示装配体中流体/固体区域之间的泄漏

• 通过视图工具追踪泄漏路径

• 半自动的漏洞修复或手工封堵

表面重划分

区域 网格重划分

保形网格重划分 • 作用范围根据所选内容而不同：

• 局部 (选择单元 – 以单元为中心扩展)

• 区域 (选择边界区域 – 以该边界区域为中心)

• 用户可以对已有的表面网格进行粗化/细化/光顺等操作

局部 网格重划分

体网格生成

计算体积区域 • 在开始划分体网格之前检查连通性 • 自动识别封闭区域用于生成体网格 • 可以重命名及设置属性 (fluid/solid/dead)

体网格生成 • 基于Object的自动网格划分面板

• 体网格区域的名称和属性通过之前的计算体积区域得到 • 在一个面板中进行所有的设定

• 直观的“限定作用域”的棱柱层设定

• 一键点击生成网格 • 边界层网格 • 全局体网格填充

体网格生成方法

Tet Hexcore

CutCell Thin Volume Prisms

Native Poly

beta @ R16

棱柱层高级选项

棱柱层冲突检测 • 阻止棱柱层网格发生干涉 • 三种算法：

• 收缩 • 阶梯处理 • 基于质量的局部忽略

棱柱层劈分 • 加速棱柱层网格的生成 • 细化已经生成的棱柱层

后拉伸功能 • 可以为已经生成的体网格追加生成棱

柱层网格

体网格高级选项 自动节点移动 • 在体网格生成后提升体网格质量

• 自动控制 • 基于节点移动 (光顺)

• 可以移动指定边界上的节点以提升体网格质量

空腔重划分 • 移除某个部件附近的体网格，替换为新的网格 • 快速设计迭代 • 仅有局部的网格被修改

集成在Workbench中的ANSYS Fluent Meshing

在Workbench中的稳健性设计流程 • 在Workbench中调用“Fluent (with Fluent Meshing)”流程

• 当参数化的CAD发生改变时，网格会自动重新生成 • 需要脚本( journal)文件来执行网格的相关操作

集成在Workbench中的ANSYS Fluent Meshing

使用ANSYS ACT扩展Fluent Meshing和Workbench的集成 • 相关应用可以在ANSYS客户支持网站上获得

• 参见ANSYS ACT扩展库列表

• 在Workbench中添加“Fluent Meshing (Batch)”流程

• 网格划分参数可以通过脚本添加

总结

完整的从CAD到体网格的工作流程

自动诊断 • 从几何到体网格质量

高质量的表面包裹和重划分

• 快速、高质量 • 共轭传热仿真的简洁方法

自动体网格生成

• 高级的棱柱层控制 • 高质量的非结构化体网格填充

网格自动化

• 脚本 • 在Workbench环境中，当参数化的CAD发生改变时，网格会自动重新生成

Demo

Thank you

幻灯片编号 1ANSYS网格划分工具体系 (@R16.1)ANSYS Fluent Meshing表面网格划分技术体网格划分技术工作流程输入格式图形工具几何工具连通性工具 (尤其适用于共轭传热)综合诊断工具尺寸函数表面包裹表面包裹：附加工具表面重划分体网格生成体网格生成方法棱柱层高级选项体网格高级选项集成在Workbench中的ANSYS Fluent Meshing集成在Workbench中的ANSYS Fluent Meshing总结幻灯片编号 23幻灯片编号 24