網(wǎng)格自動化生成的案例
陸面體云平臺|網(wǎng)格自動化生成功能已上線！
網(wǎng)格生成平臺已上線
2019/10/31
寫在前面：
陸面體科技有限公司開發(fā)出的網(wǎng)格自動化生成工具部署于云端，用戶無需安裝直接在web登錄即可使用，具有多用戶多項目管理的功能。
網(wǎng)格生成工具采用CfMesh開源代碼，并設計出簡潔友好的交互界面，具有自動化程度高、支持并行等特點，實現(xiàn)上傳轉換幾何（stl, stp, iges, brep格式）、面加密、體加密、創(chuàng)建邊界層和定義拓撲集等關鍵功能。
我公司后續(xù)還會繼續(xù)引入OpenFOAM和ParaView等開源工具，搭建一個集上傳幾何、網(wǎng)格自動化生成、仿真求解和結果后處理于一體的全流程操作云平臺。
展開 封閉曲線及其內網(wǎng)格自動化生成程序 ￥600
本篇文檔基于MATLAB軟件實現(xiàn)了封閉曲線形成的曲面內網(wǎng)格的自動化生成過程。在平面內給定任意數(shù)量的一圈點，如圖所示：
采用非線性擬合方法生成封閉曲線：
對形成的封閉曲線的面內進行網(wǎng)格生成：
感興趣的朋友，可下載整個一套程序，從而實現(xiàn)從點到線到面到網(wǎng)格的全套自動化過程。也可加Q：172497934，進行交流。
Cadence Fidelity Pointwise通過自動化應對網(wǎng)格生成和幾何訪問挑戰(zhàn)
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如果您想嘗試 Fidelity Pointwise 通過自動化解決網(wǎng)格生成和幾何訪問挑戰(zhàn)，請立即申請演示。
文章來源：cadence博客
CFD分析的結構化網(wǎng)格自動生成方法
在CFD分析的全自動優(yōu)化過程中，一個關鍵任務就是如何實現(xiàn)模型、網(wǎng)格的自動生成以及CFD流場分析的自動運行。最近，我們在的一個名為“GAMMA”研究項目中，遇到這樣一個難題——要求自動的生成一個結構化網(wǎng)格。
為什么要結構化網(wǎng)格
與非結構化網(wǎng)格相比，結構化網(wǎng)格可以極大地加快流場分析，并且能得到一個精度較好的結果。在大型設計研究中進行高質量的分析時，兩者都可以很好的應用。然而，在優(yōu)化研究中，非結構化網(wǎng)格的自動化生成會更加容易實現(xiàn)——只需幾何模型就可以實現(xiàn)。結構畫網(wǎng)格卻不是這么簡單。
結構網(wǎng)格的挑戰(zhàn)
關鍵問題在于結構化網(wǎng)格如何去填充一個任意幾何的全部特征？舉個我們研究的例子，例如渦輪增壓器的蝸殼，它就存在一個雖然很小，但卻很難處理的幾何特征——蝸舌。如下圖所示：
蝸舌區(qū)域是蝸管體和出口段之間的過渡區(qū)域。這對于結構網(wǎng)格來說有點復雜。對于蝸管主體，可以很好劃分結構化網(wǎng)格，一般這部分的結構化網(wǎng)格方式比較明確。但是在蝸殼存在蝸舌結構，如何對蝸舌處劃分結構化網(wǎng)格？在這里就有一些用戶迷茫了。
幾何框架
考慮在這樣的蝸殼幾何生成結構化網(wǎng)格，那么就需要要為網(wǎng)格系統(tǒng)提取一些有用的信息。對于各類復雜幾何，是不可能只以一種方式來自動生成結構化網(wǎng)格。我們所做的不僅是生成出新設計的網(wǎng)格，還基于CAESES軟件建立一套基于模型參數(shù)化的幾何框架（能引導生成結構化網(wǎng)格），它在某種邏輯上展示了網(wǎng)格是如何劃分的，然后用該幾何框架生成結構畫網(wǎng)格。下圖展示了幾何框架是如何布置的。
通過這些幾何信息，實現(xiàn)了對這個復雜幾何結構的結構化網(wǎng)格劃分。由于這些內部曲線是模型本身的一部分，所以當修改蝸殼的設計變量時，它們也會自動調整。對于無界面使用者，也可以在優(yōu)化過程中通過腳本形式創(chuàng)建幾何，實現(xiàn)相同的效果，例如通過外部優(yōu)化工具控制。這也使得該方法能直接適用于HPC環(huán)境。
展開 
周期性 RVE 幾何建模：復合材料單胞自動化生成插件
復合材料多尺度力學仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當纖維端面與基體表面未能完全共面時，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導致節(jié)點投影誤差。這些問題在手動腳本處理時出錯的概率較高。
針對上述情況，基于Abaqus環(huán)境開發(fā)了Periodic RVE Generator插件，對纖維生成、布爾切削及空間排布算法進行了重新編寫，以提升建模穩(wěn)定性與操作效率。以下就工具的主要算法邏輯和使用方式作簡要說明。
圖 1. 插件GUI界面（可輸入基體尺寸，纖維直徑，長度，纖維體積分數(shù)，短纖維/連續(xù)纖維，設置纖維方向）
一、纖維拓撲形態(tài)的定義
為適應不同分析層次的需求，插件將纖維的幾何拓撲與空間取向解耦。通過Fibre Form選項可切換短纖維與連續(xù)纖維兩種模式。
當選用連續(xù)纖維時，程序調用超限切削邏輯：先在計算基體尺寸后，使纖維初始生成時超出邊界，隨后通過全局布爾運算切除外部多余幾何體。這一處理方式使得所有纖維端面與基體表面具備一致的平齊度，避免了切割面階差對周期性網(wǎng)格對齊造成的影響。
圖 2. 連續(xù)纖維（左圖）和短纖維（右圖）周期性單胞
二、纖維空間分布算法
插件內置了兩種空間拓撲分布方式：
正交約束排布：控制纖維沿指定的X、Y或Z方向對齊，適用于單向板類RVE的構建；
三維隨機分布（Random 3D）：采用球面投影與隨機變量正弦變換生成取向向量，保證空間方向無統(tǒng)計偏置。通過干涉檢測算法，在較高體積分數(shù)條件下仍能保持一定的生成成功率。
圖 3.
展開 什么是網(wǎng)格劃分或網(wǎng)格生成？
龐雜的幾何文件、復雜的幾何結構，使得 CFD 仿真在網(wǎng)格制作上極其耗時。如何解放工程師的雙手， 把更多的精力投入到結果分析和創(chuàng)新性能設計上，答案就在 Cadence Fidelity AutoMesh。
什么是網(wǎng)格劃分或網(wǎng)格生成？
網(wǎng)格劃分或網(wǎng)格生成可將幾何表面和立方體分割成多個單元。根據(jù)這些單元，使用偏微分方程計算所需的變量。在網(wǎng)格劃分過程中，二維表面用三角形和四邊形來表示，而三維立方體被分割成四面體、四棱錐、三棱柱和六面體。
網(wǎng)格劃分有三種類型：
1、結構化網(wǎng)格劃分
結構化網(wǎng)格的基本表示形式是三維數(shù)組，也就是說，將單元中心的（x,y,z）位置簡單映射到數(shù)組中的（i,j,k）數(shù)值。因此，如果我們知道某個單元的（i,j,k）坐標，就自然會知道相鄰單元位于（i±1,j±1,k±1）。結構化網(wǎng)格非常有助于進行高速仿真，因為求解器不需要存儲相鄰單元的查找列表，這將降低大量的成本。
從幾何角度看，結構化網(wǎng)格的模塊僅限于二維四邊形或三維六面體單元，這些單元是用各種明確定義的數(shù)學技術生成的，從代數(shù)到共形映射再到偏微分方程的解。不過，結構化網(wǎng)格在幾何上受限，對于復雜的形狀，難以生成網(wǎng)格。現(xiàn)代的結構化網(wǎng)格通常是模塊結構，包含多個縫合在一起的結構化網(wǎng)格。我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，與其他單元類型相比，在四邊形和六邊形結構化網(wǎng)格上計算 CFD 的解要更為精確。
2、非結構化網(wǎng)格劃分
非結構化網(wǎng)格是指其基本表示方式中包括一個相鄰單元的查找列表。非結構化網(wǎng)格在幾何上是不受限制的，可以包括多邊形（二維）或多面體（三維），面和邊的數(shù)量不受限制。最常見的是借助 Delaunay 或陣面推進法生成的四面體網(wǎng)格。
展開 網(wǎng)格階數(shù)詳解：高階網(wǎng)格生成
完成相關表面的多項式曲線定義后，可以用插值法高效生成任意密度的網(wǎng)格。網(wǎng)格的精度可以通過調整插值后的網(wǎng)格密度或不同的插值方法來進一步優(yōu)化。下圖左可見插值后高階網(wǎng)格的示例。下圖右可以看到一些插值法可能在生成的插值網(wǎng)格中產(chǎn)生偽影，所以選擇正確的插值方法也是生成高精確曲線網(wǎng)格的關鍵。
插值后的多項式曲線網(wǎng)格與插值法導致偽影的線性網(wǎng)格
Cadence Pointwise 網(wǎng)格生成工具可以幫助 CFD 工程師創(chuàng)建復雜幾何模型高精度模擬所需要的高階網(wǎng)格，且不會顯著增加計算復雜性。
文章來源Cadence楷登PCB及封裝資源中心
展開 無面生成網(wǎng)格及網(wǎng)格編輯
無面生成網(wǎng)格.gif
【免費直播】SimLab網(wǎng)格模板及自動化
SimLab網(wǎng)格模板及自動化答疑&實操專場——“Altair周四直播”系列活動
我們鼓勵用戶參加免費直播互動，與講師實時提問交流，及時答疑解惑。
希望“Altair周四Live”成為用戶更好的學習和交流通道！目前已結束的往期內容可限時免費回看，4月18日起，所有“Altair周四Live”系列錄播視頻只能有償觀看哦。
仿真中的“體力活”：網(wǎng)格驗證能不能自動化？
但你很難一次就判斷準，這便引出了仿真流程中最為繁瑣的一環(huán)：網(wǎng)格無關性驗證。
所謂網(wǎng)格無關性驗證，是指通過對比不同疏密的網(wǎng)格計算出的結果，證明當網(wǎng)格細到一定程度后，計算結果不再發(fā)生顯著變化。只有通過了這一驗證，仿真才具有說服力，證明結果反映的是物理規(guī)律而非數(shù)值誤差。
驗證過程無聊枯燥且耗時
首先畫一套較粗的網(wǎng)格，做計算。
在流場變化劇烈的區(qū)域局部加密，生成第二套網(wǎng)格，再計算。
對比關鍵指標（如升力、阻力、壓降）。
如果差異較大，繼續(xù)加密，生成第三套、第四套...第N套網(wǎng)格。
對仿真工程師來說，這意味著頻繁修改全局網(wǎng)格參數(shù)、手動圈定局部加密區(qū)。這種重復勞動占據(jù)了大量工時，雖然是必須，但你寫周報時，如果寫“本周花3天時間做網(wǎng)格無關性驗證”，還是不免會緊張。
更讓人難受的是：一套網(wǎng)格通常只適用于一個特定的工況。
你做汽車風阻模擬，當車速從60km/h提升到120km/h，尾跡區(qū)會變化。原本精心調整的網(wǎng)格，可能在新的工況下完全錯位。
你算液冷，如果更換了流質，例如從水換成乙二醇，由于雷諾數(shù)的變化，邊界層的厚度也會隨之改變。這意味著要重新走一遍網(wǎng)格無關性驗證流程。
有沒有辦法讓算法自己尋找需要加密的地方？天洑AICFD的AI網(wǎng)格正是為了解決這一痛點。
在AI網(wǎng)格流程下，你只需要提供一套基礎的、覆蓋幾何形狀的粗網(wǎng)格。算法在計算過程中會實時監(jiān)控物理場的變化，自動計算物理量梯度，自動加密大梯度區(qū)域。
AI網(wǎng)格確保了網(wǎng)格分布始終與物理現(xiàn)象同步，即便換了工況、換了流速，也能自動追蹤新的高梯度區(qū)域并適配，無需人工干預。
回到標題，CFD模擬能不能不做網(wǎng)格無關性驗證？
當前階段，重復性、迭代性的工作非做不可，但人不必動手，交給算法就好。
展開 基于Matlab的有限元網(wǎng)格自動生成算法 | CST、LST單元網(wǎng)格
今日給大家?guī)淼闹饕獌热菔嵌S問題下有限元網(wǎng)格如何自動生成？
單元網(wǎng)格的形成實際上屬于有限元計算中的前處理部分，即確定單元節(jié)點信息，當模型較為復雜時，用戶可在Abaqus、Ansys等大型商業(yè)有限元軟件中進行建模，導出網(wǎng)格信息。
當模型較為簡單時，如二維平面板模型，用戶可基于一些較為基礎的網(wǎng)格生成算法，在自己的程序中通過控制模型長、寬等信息，即可生成有限元網(wǎng)格。
看似應用有限，但是在一些比較復雜的領域內，往往需要先在簡單的模型中得到理論驗證，如此以來，有利于自編程代碼的完整性，即前處理、內核計算、后處理于一體。
本篇推文，木木就帶著大家，學習一下CST、LST單元網(wǎng)格的自動生成。
CST單元網(wǎng)格
單元自動網(wǎng)格劃分
如下圖所示，為3節(jié)點三角形單元網(wǎng)格生成示意圖，圖中NXE和NYE分別是模型橫向和縱向單元個數(shù)，dhx和dhy分別是單元的橫向、縱向長度。
展開 
CFD網(wǎng)格生成新高度——HPC并行處理大規(guī)模網(wǎng)格
在現(xiàn)代CFD 中，網(wǎng)格生成往往要占據(jù)整個計算周期人力時間的60％左右，而且網(wǎng)格質量的好壞直接關系到計算結果的精度，隨著高精度、高分辨率格式的提出，計算格式對網(wǎng)格質量的要求越來越高。
同時利用CFD仿真分析的場景也越來越多，建模所需的網(wǎng)格越來越精細，工程師們需要花費更長的時間和更多的計算資源來完成這項工作。
運輸機構型計算網(wǎng)格
隨著CFD 應用復雜度的增加，人們逐步意識到網(wǎng)格生成的局限性嚴重制約了復雜外形的數(shù)值模擬能力，開始投入很大精力開展網(wǎng)格生成技術研究，而其中利用HPC并行處理CFD的網(wǎng)格劃分是目前盛行且有效的方式之一。
無需大內存的支撐
速度不是限制大規(guī)模網(wǎng)格的唯一因素，對于過去而言，創(chuàng)建這些網(wǎng)格需要大量的內存支撐。在單個核心上對幾何體進行網(wǎng)格劃分可能會使核心的RAM被幾億個單元格所占據(jù)（現(xiàn)在大規(guī)模的網(wǎng)格基本超過10億單元格）。大型CFD網(wǎng)格往往需要大量內存的支撐，如今在這一方面取得了很大的進展。
機翼大規(guī)模網(wǎng)格
并行網(wǎng)格劃分將問題分布在多個核心上，每個核心都有自己的一組RAM。當在多個核上完成網(wǎng)格劃分時，每個核心的RAM要求會降低。
例如，工程師在創(chuàng)建幾何防水工作流程時，無需多次對現(xiàn)實生活中的工業(yè)案例進行網(wǎng)格劃分，節(jié)省了許多內存資源。
展開 fluent meshing進行多面體網(wǎng)格劃分，生成高質量網(wǎng)格后進行算例設置。 ￥15
流體的運動過程
整體網(wǎng)格
邊界層網(wǎng)格
案例16 Virtual.Lab前處理操作之從體網(wǎng)格生成面網(wǎng)格
對于邊界元的聲學網(wǎng)格來說只能是面網(wǎng)格，如果用BEM方法計算一塊矩形平板的輻射噪聲，則需要從矩形平板的體網(wǎng)格上提取面網(wǎng)格。該功能在VL里面很方便的就可以實現(xiàn)，因此做了一個視頻給大家分享一下。
矩形平板：
體網(wǎng)格數(shù)據(jù)統(tǒng)計：
面網(wǎng)格數(shù)據(jù)統(tǒng)計：
體網(wǎng)格剖視圖：
面網(wǎng)格剖視圖：
感謝阿偉在本人學習LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本案例視頻下載地址：
http://pan.baidu.com/share/link?shareid=499146940&uk=1728334102
展開 基于Matlab的有限元網(wǎng)格自動生成算法 | Q4、Q8、Abaqus單元網(wǎng)格
今日給大家?guī)淼闹饕獌热菔嵌S問題下四邊形單元有限元網(wǎng)格如何自動生成？
單元網(wǎng)格的形成實際上屬于有限元計算中的前處理部分，即確定單元節(jié)點信息，當模型較為復雜時，用戶可在Abaqus、Ansys等大型商業(yè)有限元軟件中進行建模，導出網(wǎng)格信息。
當模型較為簡單時，如二維平面板模型，用戶可基于一些較為基礎的網(wǎng)格生成算法，在自己的程序中通過控制模型長、寬等信息，即可生成有限元網(wǎng)格。
看似應用有限，但是在一些比較復雜的領域內，往往需要先在簡單的模型中得到理論驗證，如此以來，有利于自編程代碼的完整性，即前處理、內核計算、后處理于一體。
本篇推文，木木就帶著大家學習一下Q4、Q8單元網(wǎng)格的自動生成以及Abaqus網(wǎng)格節(jié)點順序解讀。
代碼獲取：
基于Matlab的有限元網(wǎng)格自動生成算法 | Q4、Q8、Abaqus單元網(wǎng)格
Q4單元網(wǎng)格
單元自動網(wǎng)格劃分
如下圖所示，為4節(jié)點四邊形單元網(wǎng)格生成示意圖，圖中NXE和NYE分別是模型橫向和縱向單元個數(shù)，dhx和dhy分別是單元的橫向、縱向長度。
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