網格的案例
認識網格1 | “質量差”的網格不一定是差網格
小結
本文通過一個簡單軸類結構的兩種網格對比了解到：從網格質量檢查角度來說，不合格的網格整體上看不一定就是差的網格；將質量好的網格放在主傳力路徑上，對于非主傳力路徑上的網格可以適當降低質量要求。
來源于：仿真求知之路 作者ansys-聰聰
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如下圖所示。
全局網格設置
1 顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網格質量，各選項的含義將在質量組中詳解。
顯示組設置
網格質量顯示
2 缺省設置組
缺省設置包括Physics Preference物理場選擇、Relevance關聯度、Element Midside Nodes網格中節點。
缺省設置組
2.1 Physics Preference物理環境選擇
劃分網格目標的物理環境包括結構分析（Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動力學分析（Explicit）等
物理場選擇
不同物理場下默認設置如下圖
不同的物理環境的默認設置
2.2 Relevance關聯度
Relevance數值越小網格越粗疏，即可拖到也可輸入值，從-100至100代表網格由疏到密。
雖然Relevance Center是在尺寸參數控制選項里設置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。
展開 認識網格2 | “質量好”的網格不一定是好網格
③相對于六面體，使用四面體單元進行局部加密具有天然的優勢，合理控制可以保證局部很密的情況下整體網格數量較少（局部接觸面規則映射效果更好）。
再次嘗試
經過計算，對于上述尺寸結構對應的赫茲接觸半寬為0.3mm~0.5mm（粗略計算），那么局部的網格尺寸至少得到0.15mm，這個比最開始的0.5mm小很多。
現在，按照0.1mm最小尺寸，0.5mm全局尺寸，整體使用四面體網格，并對局部1mm以內區域按照最小尺寸0.1mm進行局部加密，得到有限元模型如下（0.4萬節點）：
在這樣的網格模型下，再次進行分析提取局部接觸部位的壓力曲線：
可以看到，這樣的網格劃分策略保證了在接觸半寬上至少跨越兩層單元（表示可以捕捉到有效的接觸面積），并且從接觸壓力曲線上也能看到一個大致的橢圓壓力分布趨勢，當然，如果想要得到更加精確的結果需要對網格再進行一輪加密。
小結
本文通過一個經典的曲面接觸問題，首先使用0.5mm全六面體網格，并進行一次加密，此時網格節點已經2萬，但是計算結果精度依舊不夠。
之后，對該問題有初步的了解之后，使用0.1mm局部加密的四面體網格，總體網格節點0.4萬，從趨勢上看計算及結果基本滿意（本文主要說明網格問題，因此暫不深糾具體數值）。
雖然開始使用了全六面體+“足夠”密度的網格，這顯然在很多伙伴眼里就是所謂的高質量網格，但是，顯然這種網格是不適合用來進行需要局部特殊加密的結構分析問題。因此，對于什么樣的網格好，什么樣的網格不好，一定需要結合具體問題，根據分析結果反饋迭代，而不能僅從網格質量角度看。
來源于： 仿真求知之路 作者：ansys-聰聰
展開 什么是網格劃分或網格生成？
龐雜的幾何文件、復雜的幾何結構，使得 CFD 仿真在網格制作上極其耗時。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新性能設計上，答案就在 Cadence Fidelity AutoMesh。
什么是網格劃分或網格生成？
網格劃分或網格生成可將幾何表面和立方體分割成多個單元。根據這些單元，使用偏微分方程計算所需的變量。在網格劃分過程中，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。
網格劃分有三種類型：
1、結構化網格劃分
結構化網格的基本表示形式是三維數組，也就是說，將單元中心的（x,y,z）位置簡單映射到數組中的（i,j,k）數值。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學技術生成的，從代數到共形映射再到偏微分方程的解。不過，結構化網格在幾何上受限，對于復雜的形狀，難以生成網格。現代的結構化網格通常是模塊結構，包含多個縫合在一起的結構化網格。我們經常會發現，與其他單元類型相比，在四邊形和六邊形結構化網格上計算 CFD 的解要更為精確。
2、非結構化網格劃分
非結構化網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格。
展開 
以單元為中心的重疊網格系統的雙網格插值
必須定義雙網格單元連接，因為我們只提供了原始網格單元連接。構建的雙網格單元的類型將顯著影響用于插值的方案。使用最小二乘法計算權重的一個缺點是權重不受 0 和 1 的限制。非結構化網格的雙網格將提供與結構化網格相同的好處，但以更多的內存和時間為代價。
A. 結構化雙網格
對于結構化網格，以單元為中心的位置之間的連接以與點/節點相同的方式隱含。由于雙網格連接單元格中心，因此它們不會覆蓋與節點或原始網格相同的體積。雙網格單元不覆蓋邊界單元中心和網格邊界之間的空間。因此，雙網格中的供體必須對位于邊界單元中心和塊邊界面之間的空隙中的任何邊緣使用外推法。如果連接規則且拓撲一致，則雙網格可以跨點匹配塊到塊接口擴展。
B. 非結構化雙網格
圖 1 顯示了一個由三角形（黑線）和顯示為藍點的單元中心組成的非結構化原始網格。一種可能的帶有三角形的雙網格以淺藍色顯示，它連接單元格中心。三維中的非結構化單純形雙網格單元將是四面體。顯然，需要多個雙網格三角形來覆蓋原始三角形。因此，必須通過雙網格中的供體搜索來增強原始網格中的供體搜索，以找到正確的雙供體細胞。
圖 1. 以細胞為中心的非結構化原始網格和對偶網格。
C. 結構化雙網格供體六面體
Suggar++ 軟件中的供體搜索最初將在原始網格上運行，即使請求雙網格供體也是如此。原始網格供體單元被用作雙網格供體六面體的一個角，并且程序嘗試使用適當的鄰居來形成六面體的剩余角。由于雙網格連接細胞中心，請注意，如果邊緣落在細胞中心和邊界面之間的體積中，則邊緣位置將在雙網格供體之外，并且會發生外推。
D. 減少雙網格供體
如前所述，雙網格不會覆蓋與節點或原始網格相同的體積，并在邊界附近留下空隙。
展開 網格劃分順序對網格質量有影響嗎？
您想知道創建網格劃分序列的最佳方式嗎？比如通過單獨的操作節點對域進行網格劃分與使用同一操作對整體域進行劃分有什么區別？本文我們將討論創建網格劃分序列的不同方法，以及這些方法如何影響生成的網格。您將深入了解，當按序列應用網格劃分操作時，會產生什么結果。
網格劃分操作簡介
網格劃分操作有兩類：結構化和非結構化。結構化操作是映射和掃掠，用于生成結構化網格，非結構化操作是自由三角形網格、自由四邊形網格和自由四面體網格，用于生成非結構化網格。
非結構化操作的一個顯著特征是，它們可以對任何幾何結構進行網格劃分，而結構化操作只能對滿足特定標準的幾何結構進行網格劃分。生成非結構化網格時，單元質量和指定的大小參數都要考慮在內，以便實現網格優化，更利于計算。除了指定大小參數之外，網格劃分序列也將影響最終的網格。接下來，我們通過幾個例子來探究這些影響。
文章來源：comsol
網格劃分序列的順序選擇
首先，我們解釋一下，網格劃分序列與順序相關。假設我們想要研究二維模式下的兩個相鄰正方形。在右側的正方形中，我們想要使用較細化的網格，原因可能是材料要求，也可能是我們要研究的物理場需要。
我們通過創建兩個自由三角形網格節點來創建網格剖分序列。在第一個自由三角形網格節點中，選擇左側域，在第二個節點中，選擇右側域（如下圖所示）。接下來，將全局大小節點設置為預定義的超粗化，這是因為，最好在第一個全局大小節點中指定最粗化網格大小。
為了指定較細的網格，我們將一個局部大小節點添加到第二個自由三角形網格節點，并指定預定義的大小為超細化。
網格劃分序列包含一個全局大小節點、兩個自由三角形網格節點和一個局部大小節點。
繪制生成的網格時，我們可以看到左側域完全由粗化網格劃分，而右側域共享邊界附近有一些粗化單元。
展開 網格階數詳解：高階網格生成
主要內容
什么是高階網格
為什么網格曲線化比提升階數更重要
高階網格相比于線性網格的優勢
如何從線性網格創建高階網格
圖中兩個渦輪葉片是一個線性混合網格（六面體，四面體等）。高階網格的劃分能夠在一些關鍵面上在不損失網格精度的情況下降低網格數量。
任何時候針對任何復雜系統進行數值模擬時，控制方程與幾何模型都需要經過不同程度的離散化處理。在 CFD 模擬中，網格劃分將系統幾何模型離散化，創建一組被用于控制方程計算的節點。現代 CFD 的一個挑戰是在模擬中如何做到求解高精度、網格高分辨率和低計算資源耗費的平衡。為了達到這一目標，很多網格生成方法的開發都意圖在處理復雜幾何圖形的同時不增加計算復雜性。
在 CFD 模擬使用的多種網格生成方法中，高階網格是一種能夠實現精度、分辨率和計算成本平衡的有效方法。高階網格劃分的目標是利用高階多項式曲線的優勢為 CFD 計算創建網格，從而實現在復雜系統環境下提供比線性網格更高的精度。高階網格是如何生成的？就計算精度和計算復雜性而言又是如何在線性網格上疊加實現的？
展開 CFD網格你應該了解的常識 附精通CFD動網格工程仿真與案例實戰下載
長寬比應該小于100
3.網格的尺度
這里指的是臨近網格的網格尺度不應該差的太多，所以要求大尺度網格和小尺度網格應該光滑過度，比例一般是1.5-2.而且應該做網格自適應網格加密。
非結構網格和結構網格
看過很多論壇在討論網格應該劃分結構網格還是非結構網格。其實小編就像說一句，如果懶就去畫非結構網格，如果不懶就去劃分結構網格，畢竟分塊是一個很浩大的工程...
這里再講一下非結構網格和結構網格的區別：
1.非結構網格有四面體網格和多面體網格，四面體網格相對于多面體網格插值快，但是相當于六面體插值慢，所以六面體網格的計算速度快。
2.非結構網格的適應性好，很多復雜的模型是只能劃分非結構網格的，當然如果你足夠有耐性有技巧，分塊做結構網格也是可以實現的。但是對于某些特定的東西，比如模型的尺度相差很大的，比如油膜，你只能去做結構網格了，非結構網格根本滿足不了，因為映射會是亂的。
3.如果你的網格和你的流動方向一致的話，六面體網格所帶來的數值耗散會比四面體/多面體網格好的多。
4.如果流動方向和網格方向不一致的話，那么兩者的數值耗散是差不多的。
5.六面體網格更能實現網格控制。
下載地址：精通CFD動網格工程仿真與案例實戰
展開 CFD前處理網格藝術 | CFD對計算網格的基本要求
就結構網格而言，網格質量一般包括網格的光滑性、正交性、分布合理性等。對于非結構網格而言，網格的光滑性和分布合理性也是需要關注的重要方面，雖然不存在所謂的網格正交性，但也一般要求網格的形狀要盡量“正規”，即盡可能為正二角形正四面體。對于黏性流動計算問題，如在邊界層內采用“純”非結構網格（各異性四面體），其計算精度和離散效率均有不足，此時一般在邊界層內采用結構（六面體）或半結構（三棱柱）網格，因此網格的法向正交性也是需要關注的問題。以下進行簡要的分析說明。
01
網格光滑性要求
就結構網格而言，通常計算空間中的均勻網格對應于物理空間中的非均勻網格。為了得到高精度的計算結果，我們要求物理空間中的網格不均勻的變化是逐漸過渡的，而不是突然過渡的。
對于非結構網格而言，如果采用有限體積法，雖然不必進行從物理空間到計算空間的網格變化，但是由于現有的計算方法一般采用多項式分布來近似流場物理量的分布，非均勻的網格分布將導致重構多項式分布的“奇異”性，從而影響計算過程的穩定性和計算結果的精確度。因此，網格分布的光滑性也是一個重要的質量指標。
注：網格的光滑性一般由相鄰單元的特征尺度之比來表征。
展開 無網格法與無網格CFD技術
無網格方法因此提供了一個可行的替代基于網格的流體計算方法，并且不需要傳統的網格結構，這樣就解決了很多分網相關的問題。下面，就來介紹當前CFD中主流的無網格方法。
什么是網格？
網格或格子定義為分析域或模型的離散單元格或單元，所有的流動變量和其他變量都在這些離散單元格中心求解。整個過程將物理域分解為更小的子域（單元/單元格）稱為分網，這些單元格分組形成邊界區域并且在這些區域施加邊界條件。不僅僅產生高質量網格并保持它是一項繁重任務，還可能有其他影響諸如：
收斂速率；
結果的準確性；
所需CPU時間。
盡管近年來有很多軟件有自動網格劃分功能，但大多數CFD從業者還是手動進行網格劃分。使用自動網格劃分方法用戶還是需要提供基本的輸入，如單元尺寸、需要劃分網格的區域、求解器來進行網格生成。可是這并非對所有案例都是可行的，對復雜幾何模型難于實現自動。因此，出現了CFD分析方法中的“無網格CFD”。
什么是無網格方法
?
無網格方法用于建立整個問題域的代數方程系統，而不使用域離散的預定義網格。問題域內節點是分散的，節點在邊界上也是分散的節點組來代表（不離散）問題域及其邊界。無網格意味著無需節點間關系的信息，與傳統的有限體積或有限差分方法需要這種關系是不同的。
展開 Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
點擊上方藍字關注我們
在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如下圖所示。
全局網格設置
1.顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網格質量，各選項的含義將在質量組中詳解。
顯示組設置
網格質量顯示
2.缺省設置組
缺省設置包括Physics Preference物理場選擇、Relevance關聯度、Element Midside Nodes網格中節點。
展開 
四面體網格與六面體網格的爭議
現有存在的技術是，劃分網格是可以輕松的從1階四面體和六面體網格分別轉換成2階四面體和六面體網格。采用P-method，可以在不增加計算機資源的前提下增加10節點2階四面體的自由度，從而達到或超過20節點2次六面體網格的精度。比起是用四面體還是六面體的老生常談，這才是提高計算精度，成本效益的根本所在。
混合迭代和稀疏矩陣的新技術的出現，可以根據求解的需要任意的選用1階的四面體，六面體或采用P-method的2階四面體，六面體。因此，對于復雜裝配體可以在劃分完實體網格后進行有限元的裝配和連接。這種求解方式，在求解大規模自由度問題時節省CPU時間和存儲空間。事實上，這一新技術的性能，以及10節點二次四面體具有較小帶寬的系統矩陣，使得在相同求解精度的情況下，比20節點六面體求解更快。
為了避免一場新的辯論，這次看一看關于采用P-method和H-method的四面體和六面體的自適應網格情況。大多數工程師認為采用自適應網格是確保應力收斂和精度的唯一途徑。無論H-method，還是P-method的自適應網格都廣泛應用。H-method網格應用于高應力區，P-method可以通過增加多項式階數，更好的描述單元的形函數。
采用P-element，可以簡單但非常明顯的提高四面體和六面體網格的精度。如果使用了合理的初始網格，網格重構就沒有意義了。P-meshing方法只用于通過提高形函數多項式，從而增加應力求解精度的情況。四面體P-element的剛度矩陣比六面體的更稀疏，因此求解速度更快。4節點四面體P-自適應網格只有在減少求解時間是才應用。一般選用中間節點貼付于幾何上的10節點二次四面體求解。
展開 “質量差”的網格不一定是差網格
小結
本文通過一個簡單軸類結構的兩種網格對比了解到：從網格質量檢查角度來說，不合格的網格整體上看不一定就是差的網格；將質量好的網格放在主傳力路徑上，對于非主傳力路徑上的網格可以適當降低質量要求。
文章來源仿真求知之路
除了貼體網格，還有更便捷的網格技術嗎？
在傳統的貼體網格方法中，需要應用映射網格策略，其采用Trans-finite Interpolation(TFI)算法，并將一個正四邊形正交結構化網格映射到多邊形邊界內。這種貼體網格生成方法要求計算域必須有4個拓撲面，并且對邊必須有相同的網格數量。
映射網格策略示意圖
除了貼體網格方法，
還有其他高精度的網格技術嗎？
浸沒邊界法(IST)采用非映射網格策略，其網格劃分方法采用的算法主要有：控制間距，拉伸，縱橫比等，這與笛卡爾網格相同，并同樣適用于笛卡爾網格的生成過程。但其對計算域幾何外形要求卻遠遠比映射貼體網格寬松，IST網格只需要兩個拓撲面，要求在對邊必須有相似的間隔即可。
非映射網格策略
通用流體力學軟件VirtualFlow具備領先的IST網格技術，IST網格技術導入CAD文件即可自動生成結構化網格，并且可根據分析需求對模型分塊及局部加密，在保證精度的前提下，避免前處理部分大量重復性工作，從而更加適合耦合傳熱與運動物體的計算需求。
展開 結構化網格和非結構化網格
到目前為止，結構化網格技術發展得相對比較成熟，而非結構化網格技術由于起步較晚，實現比較困難等方面的原因，現在正在處于逐漸走向成熟的階段。下面就簡要介紹一些這方面的情況。
1.1結構化網格
從嚴格意義上講，結構化網格是指網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元。結構化網格生成技術有大量的文獻資料。結構化網格有很多優點:
1.它可以很容易地實現區域的邊界擬合，適于流體和表面應力集中等方面的計算。
2.網格生成的速度快。
3.網格生成的質量好
4.數據結構簡單
5.對曲面或空間的擬合大多數采用參數化或樣條插值的方法得到，區域光滑，與實際的模型更容易接近。
它的最典型的缺點是適用的范圍比較窄。尤其隨著近幾年的計算機和數值方法的快速發展，人們對求解區域的復雜性的要求越來越高，在這種情況下，結構化網格生成技術就顯得力不從心了。
結構化網格的生成技術只要有：代數網格生成方法。主要應用參數化和插值的方法，對處理簡單的求解區域十分有效。
PDE網格生成方法。主要用于空間曲面網格的生成。
1.2非結構化網格
同結構化網格的定義相對應，非結構化網格是指網格區域內的內部點不具有相同的毗鄰單元。即與網格剖分區域內的不同內點相連的網格數目不同。從定義上可以看出，結構化網格和非結構化網格有相互重疊的部分，即非結構化網格中可能會包含結構化網格的部分。
非結構化網格技術從六十年代開始得到了發展,主要是彌補結構化網格不能夠解決任意形狀和任意連通區域的網格剖分的缺欠.到90年代時,非結構化網格的文獻達到了它的高峰時期.由于非結構化網格的生成技術比較復雜,隨著人們對求解區域的復雜性的不斷提高,對非結構化網格生成技術的要求越來越高.從現在的文獻調查的情況來看,非結構化網格生成技術中只有平面三角形的自動生成技術比較成熟（邊界的恢復問題仍然是一個難題，現在正在廣泛討論）,平面四邊形網格的生成技術正在走向成熟。
展開 