ansys高階網(wǎng)格
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys高階網(wǎng)格的實(shí)例教程
主要內(nèi)容
什么是高階網(wǎng)格
為什么網(wǎng)格曲線化比提升階數(shù)更重要
高階網(wǎng)格相比于線性網(wǎng)格的優(yōu)勢(shì)
如何從線性網(wǎng)格創(chuàng)建高階網(wǎng)格
圖中兩個(gè)渦輪葉片是一個(gè)線性混合網(wǎng)格（六面體，四面體等）。高階網(wǎng)格的劃分能夠在一些關(guān)鍵面上在不損失網(wǎng)格精度的情況下降低網(wǎng)格數(shù)量。
任何時(shí)候針對(duì)任何復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，控制方程與幾何模型都需要經(jīng)過不同程度的離散化處理。在 CFD 模擬中，網(wǎng)格劃分將系統(tǒng)幾何模型離散化，創(chuàng)建一組被用于控制方程計(jì)算的節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)代 CFD 的一個(gè)挑戰(zhàn)是在模擬中如何做到求解高精度、網(wǎng)格高分辨率和低計(jì)算資源耗費(fèi)的平衡。為了達(dá)到這一目標(biāo)，很多網(wǎng)格生成方法的開發(fā)都意圖在處理復(fù)雜幾何圖形的同時(shí)不增加計(jì)算復(fù)雜性。
在 CFD 模擬使用的多種網(wǎng)格生成方法中，高階網(wǎng)格是一種能夠?qū)崿F(xiàn)精度、分辨率和計(jì)算成本平衡的有效方法。高階網(wǎng)格劃分的目標(biāo)是利用高階多項(xiàng)式曲線的優(yōu)勢(shì)為 CFD 計(jì)算創(chuàng)建網(wǎng)格，從而實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜系統(tǒng)環(huán)境下提供比線性網(wǎng)格更高的精度。高階網(wǎng)格是如何生成的？就計(jì)算精度和計(jì)算復(fù)雜性而言又是如何在線性網(wǎng)格上疊加實(shí)現(xiàn)的？
展開 03 在應(yīng)力梯度較小位置，六面體單元，高階四面體單元的求解都是可靠的，并且節(jié)點(diǎn)數(shù)影響較小。
04 在應(yīng)力梯度較大位置，高階單元的應(yīng)力結(jié)果比低階單元大；
05 在應(yīng)力梯度較大位置，細(xì)密網(wǎng)格的應(yīng)力結(jié)果比稀疏網(wǎng)格大；
建議：
01 如果幾何模型規(guī)則，很容易得到六面體網(wǎng)格，則首選六面體網(wǎng)格；
02 如果幾何模型不規(guī)則，在計(jì)算機(jī)性能允許下，完全可以使用高階面體網(wǎng)格；
ps：實(shí)際工作中，幾何模型一般都是不規(guī)則的，所以高階面體網(wǎng)格可以是最常用的；一般使用技巧就是，在應(yīng)力梯度小的部分，網(wǎng)格可以適當(dāng)稀疏；在應(yīng)力梯度大并且關(guān)心的部分，網(wǎng)格必須進(jìn)行細(xì)化。這樣的網(wǎng)格，既能控制節(jié)點(diǎn)總量不至于超量，也可以得到可靠的位移應(yīng)力結(jié)果。
展開 01
前言
在文章【CAE前處理 | 高階單元在薄板網(wǎng)格劃分時(shí)的注意事項(xiàng)（1）】中，筆者對(duì)比了不同長(zhǎng)厚比下，厚度方向網(wǎng)格數(shù)量對(duì)薄板結(jié)構(gòu)的剛度及強(qiáng)度影響
根據(jù)計(jì)算結(jié)果初步判斷，1層高階全積分單元是能夠滿足薄板結(jié)構(gòu)常規(guī)計(jì)算需求
這里可能有伙伴會(huì)想，“高階單元既然精度這么高，豈不是網(wǎng)格隨便劃分下就能進(jìn)行計(jì)算？”
這里暫且不討論其它，單就薄板結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分而言，還有很重要的一部分?jǐn)?shù)據(jù)沒有進(jìn)行對(duì)比，那就是“長(zhǎng)度方向網(wǎng)格數(shù)量對(duì)計(jì)算精度有著怎樣的影響？”
展開 機(jī)頭起落架配置
來自第三屆AIAA 機(jī)身噪聲計(jì)算基準(zhǔn)問題研討會(huì)的飛機(jī)前起落架配置 用于高階網(wǎng)格生成。使用 Fidelity Pointwise 軟件將配置的粗線性網(wǎng)格提升至 P2。
圖 4. BANC III 起落架與插入的 P2 節(jié)點(diǎn)嚙合（左），BANC III P2 網(wǎng)格的特寫視圖（右）。
5. NASA CRM 翼身
本研究使用第六屆 AIAA CFD 阻力預(yù)測(cè)研討會(huì)的 NASA 機(jī)翼-機(jī)身配置通用研究模型。粗分辨率、線性、非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格用作 P2 和 P3 高階網(wǎng)格的基礎(chǔ)。生成由混合元素組成的新表面網(wǎng)格，并作為 P4 網(wǎng)格的基礎(chǔ)。
圖 5. 靠近翼尖后緣的 DPW6 CRM 翼身配置的 P2 網(wǎng)格的軸向切割（左），尾部凹口附近的 DPW 6 翼身配置的 P3 網(wǎng)格的軸向切割（中），混合用于 DPW6 翼身配置的 element P4 網(wǎng)格（右）。
參考
Steve L. Karman、J. Taylor Erwin、Ryan S. Glasby 和 Douglas L. Stefanski，“使用 WCN 優(yōu)化的高階網(wǎng)格彎曲”，AIAA 論文第 1 號(hào)。2016-3178，2016 年 6 月。
文章來源：cadence博客
展開 概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來描述。
簡(jiǎn)介
一般來說，激光的輸出可以通過求解傍軸波動(dòng)方程得到。這個(gè)方程最常見的解是理想單模高斯光束。其它正交解集的存在依賴于給定系統(tǒng)的對(duì)稱性。1 它們可以用來模擬高階光束模式。
OpticStudio提供了建模三個(gè)其他解決方案的選項(xiàng)。所選擇的解將描述光束的初始電場(chǎng)分布，然后使用物理光學(xué)傳播(POP)對(duì)光束的后續(xù)傳播進(jìn)行建模。
Hermite-Gaussian模型
對(duì)于矩形對(duì)稱的激光諧振腔，即矩形增益孔徑的激光諧振器，用Hermite-Gaussian模型給出了傍軸波動(dòng)方程的合適解。這些模式的電場(chǎng)分布可以用Hermite多項(xiàng)式表示。這種模式可以在OpticStudio中使用POP設(shè)置對(duì)話框中內(nèi)置的“高斯束腰”光束定義建模:
這種模式的基本輸入是束腰在X和Y上的寬度和在X和Y上的階數(shù)。以上設(shè)置演示如何模擬在X和Y方向上具有相同束腰寬度的(0,0)模式,對(duì)應(yīng)于一個(gè)單模高斯光束。然而，輸入光束也可以是在X和Y上不對(duì)稱的高階Hermite-Gaussian光束，例如:
Hermite-Gaussian模型通常被稱為TEMm,n模，其中m是光束在X中的階數(shù)，n是光束在Y中的階數(shù)。同樣，高斯光束是TEM00模光束。
關(guān)于“高斯束腰”光束定義的輸入?yún)?shù)的進(jìn)一步描述可以在幫助系統(tǒng)中“關(guān)于物理光學(xué)傳播”一節(jié)中找到。
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概要
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來描述。
簡(jiǎn)介
一般來說，激光的輸出可以通過求解傍軸波動(dòng)方程得到
本文描述了OpticStudio中可用于描述高階激光束的模型。一旦定義，這樣的光束可以在OpticStudio中使用物理光學(xué)傳播設(shè)計(jì)的任何光學(xué)系統(tǒng)中傳播。由矩形、圓形和橢圓形增益孔徑的激光腔產(chǎn)生的光束可以用可用的Hermite-Gaussian, Laguerre-Gaussian和Ince-Gaussian光束模型來描述。
簡(jiǎn)介
一般來說，激光的輸出可以通過求解傍軸波動(dòng)方程得到。這個(gè)方程最常見的解是理想單模高斯光束
傳統(tǒng)上，向網(wǎng)格添加單元（稱為 H 細(xì)化）是提高解精度的主要方法。額外的分辨率能夠捕獲通常由同一網(wǎng)格的較粗變化擴(kuò)散的流動(dòng)現(xiàn)象。用于提高空間和時(shí)間精度的另一種技術(shù)是通過執(zhí)行度數(shù)提升，既針對(duì)給定單元內(nèi)的假設(shè)解又針對(duì)單元本身，稱為高階 (HO) 網(wǎng)格劃分。這樣做時(shí)，線性網(wǎng)格可以通過沿邊、面和內(nèi)部添加節(jié)點(diǎn)而變得彎曲。這樣就需要更少的元素來準(zhǔn)確地表示彎曲幾何形狀并捕獲感興趣的復(fù)雜流動(dòng)特征。
** 在表征
主要內(nèi)容
什么是高階網(wǎng)格
為什么網(wǎng)格曲線化比提升階數(shù)更重要
高階網(wǎng)格相比于線性網(wǎng)格的優(yōu)勢(shì)
如何從線性網(wǎng)格創(chuàng)建高階網(wǎng)格
圖中兩個(gè)渦輪葉片是一個(gè)線性混合網(wǎng)格（六面體，四面體等）。高階網(wǎng)格的劃分能夠在一些關(guān)鍵面上在不損失網(wǎng)格精度的情況下降低網(wǎng)格數(shù)量
01
前言
在文章【CAE前處理 | 高階單元在薄板網(wǎng)格劃分時(shí)的注意事項(xiàng)（1）】中，筆者對(duì)比了不同長(zhǎng)厚比下，厚度方向網(wǎng)格數(shù)量對(duì)薄板結(jié)構(gòu)的剛度及強(qiáng)度影響
根據(jù)計(jì)算結(jié)果初步判斷，1層高階全積分單元是能夠滿足薄板結(jié)構(gòu)常規(guī)計(jì)算需求
這里可能有伙伴會(huì)想，“高階單元既然精度這么高，豈不是網(wǎng)格隨便劃分下就能進(jìn)行計(jì)算？”
這里暫且不討論其它
00 網(wǎng)格怎么選
四面體網(wǎng)格適應(yīng)性強(qiáng)，自動(dòng)化高。六面體網(wǎng)格雖然質(zhì)量高，但劃分起來更麻煩。到底該怎么選擇？本文用一個(gè)例子進(jìn)行對(duì)比研究。
01 幾何模型
02 部分網(wǎng)格展示
04 用低階六面體單元進(jìn)行仿真計(jì)算
某兩點(diǎn)的位移隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的變化趨勢(shì)：
某應(yīng)力梯度較小位置的應(yīng)力隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的變化趨勢(shì)：
這個(gè)文檔主要整理了我多年流固耦合學(xué)習(xí)的理論和經(jīng)驗(yàn)方法，對(duì)于你們可能會(huì)有一定的幫助，不過閱讀的前提是各位已經(jīng)下了很多功夫研究了各種復(fù)雜的流固理論，葉輪旋轉(zhuǎn)所采用的模型、邊界理論等等，這個(gè)方向很艱難，故愿意與你們共勉，大神請(qǐng)勿噴，希望能幫助到你！即使本人所做項(xiàng)目的仿真流態(tài)一般，不過作為碩士論文足夠了，且本項(xiàng)目出了兩篇中核，一篇EI，兩篇SCI，所以科研的各位，大家一起加油！
1. 伯努利方程的物理意義
