【Mesh案例】05：局部控制

在ANSYS Mesh中，全局网格参数能够控制整个计算域几何的网格分布，然而很多时候需要控制局部网格参数，尤其是当几何体中尺寸相差比较大的情况下。此时需要应用到局部参数指定。ANSYS Mesh中的局部参数包括边参数、面参数以及体参数，它们的优先级依次降低。

本案例演示局部网格参数的设定。

在ANSYS Mesh中，可以为几何边、面、体指定网格尺寸，再加上全局网格尺寸，因此具有四级控制。但是这四级控制具有优先级。优先级最高的是边参数，其次是面，再次是体，最低为全局尺寸。

当为几何体中的某一条边指定了网格尺寸，而同时又未包含了该边的几何面指定了尺寸时，若两者尺寸不一致，则边上的网格优先按边网格尺寸进行分布。高优先级的网格尺寸会覆盖低优先级的尺寸，当什么参数都不设置时，软件会按默认的全局网格尺寸进行划分。

本案例的几何及划分完成的网格如下图所示。

在本案例中，采用的网格方法包括MultiZone、Sweep、Patch comforming Tetrahedrons等，采用的局部参数包括边尺寸与面尺寸。

本案例几何采用外部导入。

• 启动Workbench

• 工具面板中拖拽Mesh到工程面板中

• 鼠标右键点击Geometry单元格，选择菜单Import → Browse…，在弹出的文件选择对话框中打开文件Geom.agdb

• 双击Mesh单元格进入Mesh模块

Mesh模块启动后自动加载几何模型，如下图所示。

设置显示单位及网格全局参数。

• 选择菜单Units → Metric(mm,kg,N,s,mV,mA)

• 点击树形菜单Mesh

• 属性窗口中设置Physics Preference为CFD

• 设置Solver Preference为Fluent

这里的几何体包含了固体和流体。因此需要删除固体几何。

• 右键选择模型树节点Geometry > Part 2，选择菜单Suppress Body

删除固体后的几何模型如下图所示。

对于本案例几何，有一些部分是可以划分为sweep网格的。

• 右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Show → Sweepable Bodies

如下图所示，绿色几何表示可以划分为sweep网格。

剩下的两部分无法划分sweep网格。但是另一个管道可以划分为multizone。

选中几何面，点击鼠标右键，选择Create Named Selection定义进出口边界，如下图所示。

multizone方法主要用来处理outlet3所处的体。

• 右键选择模型树节点Mesh

• 选择菜单Insert → Method

• 设置Geometry为如图所示的几何体

• 设置Method为MultiZone

• 设置Surface Mesh Method为Uniform

• 其他参数保持默认设置

为一些边界面和边指定尺寸。

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Insert → Sizing

• 设置Scoping Mehtod为Named Selection

• 选择Named Selection为outlet3

• 设置Element Size为0.5 mm

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Insert → Sizing

• 切换到边选择模式

• 选择Geometry为下图所示的四个圆边

• 设置Element Size为0.8 mm

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Insert → Sizing

• 选择如图所示的边，设置其Element Size为2 mm

10.1 扫掠网格

• 选中如图所示的三个Body

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Insert → Method

• 属性窗口中设置Method为Sweep

• 设置Src/Trg Selection为Manual Source，选择下图所示的三个绿色面

• 设置Type为Element Size

• 设置Sweep Element Size为2 mm

10.2 四面体网格

中间部件采用四面体网格划分。

• 选中中间几何体，如下图所示

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Insert → Method

• 设置Method为Tetrahedrons

• 设置Algorithm为patch Conforming

10.3 Inflation

设置边界层网格参数。注意sweep方法的边界层设置与其他方法不同。

1、设置MultiZone

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh > MultiZone，选择菜单Insert→Inflation

• 设置Geometry为如图所示的Body

• 设置Boundray为如图所示的4个红色面

• 设置Inflation Option为Total Thickness

• 设置Number of Layers为3

• 设置Maximum Thickness为1.25 mm

2、设置Sweep

• 鼠标右键选择模型树节点Mesh > Sweep Method，选择菜单Inflate This Method

• 软件自动选择了Face，点击Apply即可

• 选择Boundary为组成三个圆边的12条edges，如下图中所示的红色边

• 设置Inflation Option为Total Thickness

• 设置Number of Layers为3

• 设置Maximum Thickness为1.25 mm

3、设置四面体区域

• 右键选择模型树节点Patch Conforming Method，选择菜单Insert → Inflate This Method

• 软件自动选择Geometry为中间的Body

• 设置Boundary为如下图所示的红色面

• 设置Inflation Option为Total Thickness

• 设置Number of Layers为3

• 设置Maximum Thickness为1.25 mm

如果几何非常复杂的话，也可以人工控制网格生成顺序，这样更有利于网格的成功生成。这里演示此过程。

• 右键选择模型树节点Mesh，选择菜单Start Recording

• 图形窗口中选择Body，点击鼠标右键，选择菜单Generate Mesh On Selected Bodies

网格生成完毕后图形窗口如下图所示。

• 选择三个Sweep部件，点击鼠标右键，选择菜单Generate Mesh On Selected Bodies

网格生成完毕如图所示。

• 选择中间Body，点击鼠标右键，选择菜单Generate Mesh On Selected Bodies

完毕后网格如图所示。

可以查看剖面上网格以及网格质量。

• 查看剖面网格

• 显示网格质量