混合網格的案例
ICEM混合網格劃分
混合網格，指的是模型中同時存在結構網格與非結構網格的情況。
采用混合網格的主要優勢在于：對于復雜的幾何，我們可以將其分解成多個幾何，對于適合劃分結構網格的采用結構網格劃分方式，而對于非常復雜的部分，可以使用非結構方式進行劃分。
在ICEM CFD中進行混合網格劃分的一般步驟。通常分為以下幾步：
（1）幾何準備。對于本身就是多個幾何的情況，因為處理方式簡單，這里不做討論。這里要說的是一個連續的幾何，我們需要在ICEM CFD中將其進行分割成多個部分。這里可以運用的部分主要在于ICEM CFD的幾何創建功能，包括點、線生成以及面切割。
（2）part創建。在這一步中需要將體分解成多個部分分別放入不同的part中。同時畫四面體區域創建body。注意，這里我們需要創建面將四面體部分封閉，同時要將創建的面放到一個獨立的part中，因為后面的節點合并中需要使用到它。
（3）創建block。注意這里創建block的時候要選擇劃分結構網格的幾何。
（4）劃分非結構網格。分別分別為左右兩側劃分結構網格并load from blocking使之成為非結構網格形式【只有這樣才能與中間聯接】
（5）劃分非結構網格。---注意這里一定要選“可見部分”選項，而不是“ALL”
（6）交界面的處理。將結構網格和非結構網格節點對其。
展開 [案例分析]Pointwise非結構混合網格賞析
除此之外，Pointwise具有T-REX和Source功能可以實現對面網格和體網格的加密，具有對流場中任意區域進行加密控制的能力。
以下是本文作者基于Pointwise軟件和商業及開源軟件完成的一些驗證算例或項目工作。特分享如下。點擊部分項目標題，可跳轉至案例出售界面。
(1) Pointwise生成M6機翼(曲面翼梢）網格
項目說明：使用Pointwise生成了M6機翼(曲面翼梢）網格，并分別使用SU2軟件和ANSYS Fluent進行了氣動仿真計算。
（2）Pointwise生成運輸機驗證機構型全機網格
項目說明：使用Pointwise軟件生成了運輸機構型整機網格，包括機身、機翼、垂尾和平尾。使用了包括T-REX在內的多項技術。
(3) Pointwise生成逆向設計的"協和”號整機模型黏性網格
項目說明：基于公開圖片使用CATIA繪制了“協和”號超聲速客機整機模型，使用Pointwise生成了整機非結構混合網格，并使用SU2開源軟件對其氣動力進行了仿真。
（4）Pointwise生成NASA驗證機整機網格
項目說明：使用Pointwise軟件生成了NASA驗證機整機非結構混合黏性網格，模型包括機身、機翼、平尾、垂尾和發動機艙。
(5) Pointwise生成機翼導彈掛架網格
項目說明：使用Pointwise生成了機翼導彈掛架網格，并使用Fluent嵌套網格技術進行了投彈過程六自由度仿真計算。
注：本文由技術鄰用戶Oler原創，轉載請注明出處。
展開 為什么使用Fidelity Pointwise T-Rex 混合網格劃分？
作為 CFD 從業者，您是否遇到過在流動快速變化的區域生成網格的困難，尤其是沿著邊界層或壁邊界？Fidelity Pointwise T-Rex 網格劃分可用于近體網格劃分或邊界層網格劃分，并對對稱邊界進行特殊處理。
T-Rex 是一種先進的自動化混合網格生成方法。T-Rex 生成混合網格，通過擠壓高質量、高縱橫比的四面體層來解決粘性流動中的邊界層、尾流和其他現象，這些四面體可以后處理成棱鏡堆疊。該算法包括用于優化細胞質量和避免相鄰細胞層碰撞的工具。T-Rex 已用于許多應用，包括圖 1 中的轎車。
圖 1. 圍繞通用汽車轎車幾何形狀的 T-Rex 網格剖切圖。
霸王龍算法概述
在深入研究您可以用它做什么之前，讓我們先看看 T-Rex 是如何工作的。
該算法從圍繞表面網格周邊分布點開始。這是最初的擠壓前沿。
邊界點一次一個地擠出（或推進）到表面網格中。對于用戶指定的步長，擠出垂直于邊界。這會為拉伸點創建一個候選位置。
檢查候選點以確保它不會與任何其他擠壓前沿發生碰撞。
如果候選點通過碰撞測試，則與之前的前沿相連，形成一個三角形單元格。另一方面，如果測試失敗，則拒絕候選點，并在該點局部停止擠壓。
逐點繼續擠出，步長以用戶指定的速率增加，直到擠出的三角形各向同性、碰撞測試失敗或達到最大層數。這是最后的戰線。
基于 Delaunay 的各向同性網格器填充最終前沿所包圍的區域。
如何使用 T-Rex 進行表面網格劃分？
非結構化表面網格使用 Delaunay 技術自動初始化，該技術在整個表面生成各向同性單元。使用Grid菜單中的T-Rex命令設置T-Rex屬性，然后重新初始化。
圖 2. T-Rex 技術通過網格菜單應用于非結構化網格。
展開 Moldex3D仿真分析之混合式網格 (Hybrid Mesh)
四面體網格 (Tetrahedral Mesh)自動生成法是最簡單的三維度實體網格建立方法。使用者可以從封閉表面網格輕松建立四面體網格。此方法的缺點在于它的每個單位體積需要較多的元素，才能達到與其他實體網格類型相同的網格質量。此處描述的網格質量是由 Moldex3D Mesh 中的質量表格，以及厚度方向之間的元素圖層數目所定義。使用四面體網格自動生成方法，使用者無法完全控制塑件的元素層數。因此，CAE 分析有時候無法提供較差質量區域中的正確溫度分布。若四面體網格未符合求解器的需求，系統便會產生發散或不合理的結果，尤其是較薄的塑件。
另一方面，混合式網格 (Hybrid Mesh) 生成與四面體網格生成有顯著的差異。用戶可以輕松控制網格質量以符合求解器的需求。此方法的缺點在于，經驗不足的使用者需花較多時間來架構網格。混合式網格的架構時間是四面體網格自動生成的三倍或以上。對于大部分的使用者來說，這是一大缺點，雖然它可以達到較高的網格質量。
為解決上述困境，Moldex3D Mesh 還提供邊界層網格 (BLM) 法。針對 BLM，使用者無需在實例化網格上花很多時間。此外，BLM 所產生的實體網格質量相當良好，已足以進行 CAE 分析，可取得準確的結果。一般而言，它會為整個塑件在厚度方向之間提供至少五個元素層數。如此一來，便可更準確模擬在模穴邊界由剪切生熱現象所導致的溫度升高。再者，亦可更加準確地預測填充、壓力曲線等的分析結果。三種網格生成法的詳細比較會于本章節結尾的表格中列出。
四面體網格自動生成和 CAE 溫度分布
BLM 和 CAE 溫度分布
不同網格生成法之間的比較
針對射出成型的 CAE 分析，塑件厚度方向之間的元素圖層數目非常重要，因為他決定著分析結果的分辨率。以厚度方向的溫度分布來當做范例。
展開 
Cadence CFD：將 NASA 高升力通用研究模型與Fidelity Pointwise網格化
對于體積網格的其他建議包括在尾流區域提供額外的細化（如果可能，使用流對齊的單元）。縫翼和主翼元件后面的區域特別令人感興趣，因為邊界層與來自上游元件的尾流的對流和擴散之間存在潛在的相互作用。
B. 非結構化和混合網格生成
使用 Fidelity Pointwise 中的自動化工具基于平均等邊邊長在處理后的幾何體上創建初始三角形表面網格。對根部和尖端的翼展方向間距以及每個單元的前緣和后緣的弦向間距進行了修改，以符合上一節中討論的網格化準則。
應用網格化準則后對表面網格質量的審查首先關注三角形單元面積比。解決后緣處的高面積比需要在與后緣相鄰的上表面網格和下表面網格上應用各向異性三角形。一旦滿足表面網格質量并遵守表面網格劃分準則，就可以對間隙區域的表面網格進行比較。
根據情況，在間隙中使用不同的技術來改善點和單元的匹配。表面網格的初始處理涉及在每個單元的 LE 外生長各向異性三角形，并使用網格化指南中指定的弦向間距。
圖 3. 對于中型 HL-CRM 網格，顯示了在恒定 Y 切割處圍繞皮瓣的混合網格的兩個視圖。
表面網格修改完成后，T-Rex 網格劃分算法用于根據中級網格的幾個關鍵參數從完成的表面網格生成四面體層。第二種類型的中等網格是通過將邊界層中的各向異性四面體與棱柱相結合來創建的，以生成包含棱柱、金字塔和四面體的混合網格。
C. 混合重疊生成
從連續混合網格開始，創建了混合重疊網格。連續的混合網格按照用戶指定的距離實體邊界分為近體區域和離體區域。混合網格的離體區域被刪除，并被稱為體素網格劃分的自動分層非結構化網格劃分過程所取代。
圖 4.混合非結構化網格內的近體和離體區域。
通過將近體網格的邊界面規定為分層網格劃分過程的自適應輸入，實現了近體混合網格和離體體素網格之間的適當重疊插值模板。
展開 將 NASA 高升力共同研究模型與 Fidelity Pointwise 網格化
體積網格的其他建議包括在尾流區域提供額外的細化（如果可能，使用流對齊單元）。縫翼和主翼元件后面的區域特別受關注，因為邊界層與上游元件尾流的對流和擴散之間存在相互作用的可能性。
B. 非結構化和混合網格生成
基于平均等邊邊長，使用 Fidelity Pointwise 中的自動化工具在處理后的幾何體上創建初始三角形表面網格。修改了根部和尖端的展向間距，以及每個元素的前緣和后緣的弦向間距，以符合上一節中討論的網格化指南。
應用網格化指南后對表面網格質量的審查首先關注三角形單元格面積比。解決后緣的高面積比需要在與后緣相鄰的上下表面網格上應用各向異性三角形。一旦滿足表面網格質量和對表面網格劃分指南的遵守，就會對間隙區域的表面網格進行比較。
根據情況，在間隙中使用不同的技術來改進點和單元匹配。表面網格的初始處理涉及在每個元素的 LE 之外生長各向異性三角形，其弦向間距在網格化指南中指定。
圖 3. 在中等 HL-CRM 網格的恒定 Y 切割處顯示了關于皮瓣的混合網格的兩個視圖。
表面網格修改完成后，使用 T-Rex 網格劃分算法根據中級網格的幾個關鍵參數從完成的表面網格生成四面體層。第二種類型的中等網格是通過將邊界層中的各向異性四面體與棱柱相結合來生成包含棱柱、棱錐和四面體的混合網格而創建的。
C. 混合重疊生成
從連續的混合網格開始，創建了混合重疊網格。在距實體邊界用戶指定的距離處，連續的混合網格被分成近體和離體區域。混合網格的離體區域被移除，取而代之的是稱為體素網格劃分的自動化分層非結構化網格劃分過程。
圖 4. 混合非結構化網格中的近體和離體區域。
通過將近體網格的邊界面指定為分層網格化過程的自適應輸入，實現了近體混合網格和離體體素網格之間的適當重疊插值模板。
展開 關于CFD計算網格的一些知識（一）
非結構網格舍去了網格節點的結構性限制，節點和單元的分布是任意的，能較好地處理邊界，對于復雜的幾何外形具有很強的適應性。對于復雜的計算區域，非結構網格的生成速度要高于結構網格，但是對于相同尺寸的流場空間而言，要求達到相同的計算精度，非結構網格的網格數量遠遠大于結構網格，導致計算機內存和計算時間增加。非結構網格優點：(1)網格生成需要的人工時間少；(2)網格容易貼近壁面，擬合實體精確；(3)適用于外形過于復雜的實體；(4)對于一些未知方向的流動有更好的適應性。
混合網格
混合網格是將結構網格和非結構網格混合起來布置，在一些對于正交性要求較高的地方采用結構網格劃分，而對于一些流動比較復雜和對正交性要求不是很高的區域可以采用非結構網格劃分。可以說混合網格的劃分將結構網格和非結構網格的優點都結合到了一起。混合網格優點：（1）網格生成需要的人工時間適中；（2）網格生成的質量較好；(3)適用于外形過于復雜的實體；(4)能較大限度地模擬流動的真實性。
文章來源：仿真之道
展開 ICEM CFD中合并多個網格
注意此時選擇Merge，否則如果選擇Replace的話，則只會導入模型2的網格，將模型1的網格替換掉，這不是我們想要的。接下來我們以相同的步驟導入3.uns，同樣選擇Merge。導入后網格如圖7所示。
圖6 對話框
圖7 全部倒入后的模型
5、導出網格
以常規方式導出網格。我們這里測試將網格導入至少fluent中。從圖8導入信息可以看到，完全沒有問題。
圖8 Fluent中網格導入提示信息
圖9 Fluent中顯示的網格
導入至FLUENT中的網格如圖9所示。在這里要提醒的是，為了在FLUENT中正常使用這些網格，需要在ICEM CFD中確定好邊界名稱、域名稱等相應的Part，可以以將網格單元添加至part的方式進行創建。
OK，大功告成，就是這么簡單。其實能進行網格合并的軟件很多，比如TGrid，比如HyperMesh。這種方法主要是用在復雜模型上，可以將復雜模型分成多個部分，由多人獨自完成一部分。也算是并行工作的一種吧，呵呵。
ICEM CFD處理混合網格劃分中低質量的問題
所謂的混合網格，指的是模型中同時存在結構網格與非結構網格的情況。
采用混合網格的主要優勢在于：對于復雜的幾何，我們可以將其分解成多個幾何，對于適合劃分結構網格的采用結構網格劃分方式，而對于非常復雜的部分，可以使用非結構方式進行劃分。
然而采用混合網格也有一些缺點：交接面位置網格質量會非常差。因此我們需要采用一些方式對網格質量進行改善。另外對于交界面的處理也存在一些問題。
我們先說說在ICEM CFD中進行混合網格劃分的一般步驟。通常分為以下三步：
（1）幾何準備。
展開 Matlab給ABAQUS模型插入粘聚力單元（二維和三維）
前言：以常用的幾種實體單元為例，展示了在單一單元、兩種單元和三種單元混合的模型中插入黏聚力單元后的網格圖。二維模型中插入的黏聚力單元為coh2d4單元，三維模型中插入的黏聚力單元為coh3d6、coh3d8單元。
寫給即將踏入ICEM CFD世界的人們<3>：一些誤區
因此可以這么說：任何幾何模型都可以劃分為三角形或四面體網格，但卻不一定能夠劃分為全四邊形或六面體。
非結構網格：結構網格之外的所有類型網格統統稱之為非結構網格。在數據結構中，非結構網格文件需要保存所有節點信息以及節點間的連接關系。因此其文件大小隨節點數增加而增加。在計算時所耗費的內存數量也隨節點數增加而增加。計算精度和收斂性上，相同數量的非結構網格通常是達不到結構網格的精度的（不是那么絕對，取決于網格節點分布和采用的數值算法）。但非結構網格存在得天獨厚的優勢：幾何適應性好。
總結一下：（1）對于幾何結構比較簡單的模型，盡量采用結構網格劃分，能夠用較小的計算開銷獲得較好的精度、較好的收斂性。（2）對于復雜的幾何，需要衡量網格生成的時間，對于生成結構網格時間開銷很大的情況，可以采用非結構網格劃分。（3）對于特別復雜的幾何，此時結構網格生成幾乎不可能，此時只能采用非結構網格劃分。
2、對于混合網格的問題
將幾何模型進行拆解，復雜的部分劃分非結構網格，簡單的部分劃分結構網格，組裝后的網格稱之為混合網格。
混合網格由于其獨特的可操作性獲得了很多人都青睞。但是很多人不清楚網格分界面該怎樣處理。由于將幾何進行拆分分別進行網格劃分，這樣在模型拆分的位置自然形成了兩個相互重合的面，生成網格之后也會生成相互重疊的網格。在很多教科書中是采用節點合并的方式進行融合操作，但是采用此方法普遍存在的問題是：在該面上六面體一側有四個節點，四面體只有一個或三個節點，節點數量的不一致導致融合后該區域網格質量非常差。另外一種方式就是不采用節點融合，而是采用交界面方式。其實我個人比較推薦使用這種方式，雖說這種方式也存在一定的精度損失問題，但是控制兩邊的網格尺寸，還是能夠最大幅度的降低的。
展開 專業CFD前處理軟件PointWise培訓班通知（上海）
Pointwise是一款超強的CFD前處理工具，適用于任意復雜模型，在保證最合理的網格布局下能夠快速的生成高質量全六面體結構網格、非結構網格和混合網格以及網格自適應，在航空航天、葉輪機械、水運和水利發電、汽車工業等工業領域擁有廣大的用戶基礎。
為將廣大的CFD工程師從“枯燥痛苦”的前處理中解脫出來，學會高效的幾何處理與高質量的網格劃分技術，技術鄰聯合Cadence官方將于5月25、26兩日在上海免費舉辦Pointwise前處理專題培訓班，此次培訓學員無需自備電腦、軟件，我們將提供電腦和最新版PointWise軟件License，培訓班場地名額有限，大家報名從速，期待與您上海相會。
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來稿 | Ansys CFD在電機散熱仿真中的應用
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Ansys CFD電機散熱仿真優勢總結
模型處理能力：該電機模型的處理采用的是ICEM和DM混合處理的方式，DM對于刪除倒角、鍵槽等非常方便，ICEM對類似吊環等處理較方便，并且對于模型的丟失及清補非常方便。Ansys在2014年收購的SCDM對于簡化電機這樣復雜模型將更方便。
網格劃分能力：電機模型相對較復雜，采用ICEM混合網格劃分策略可以大大降低網格數量，Ansys新推出的Fluent Meshing網格劃分模塊在處理類似電機這樣復雜模型，優勢更加明顯。
仿真求解能力：FLUENT具有豐富湍流模型適合各類工業湍流，具有多參考系物理模型處理類似電機風扇這類帶旋轉計算域模型，并且Interface插值功能可以高效處理混合網格劃分帶來的交界面數值誤差，在Interface插值過程中，還能自動生成接觸熱阻，該功能可回避薄壁模型的創建及網格劃分。
后處理能力：模型的顏色渲染及透明渲染功能強大，多工況的同步對比功能可以方便同步對比設計方案及提高后處理效率，針對速度、壓力場隨剖面位置動畫制作可以大大提高后處理的流場顯示效率，并且后處理模塊還能自動出仿真計算報告。
關于Ansys CFD
計算流體動力學 (CFD) 是一款操作靈活、結果精確、應用廣泛的仿真工具。Ansys CFD 不僅能提供定性結果，還可就流體的相互作用和平衡做出準確的定量預測，讓新手和專家用戶都能運行出色的 CFD 仿真。
展開 Fidelity Pointwise：用于精確粘性流動模擬的平滑擠壓
解析邊界層的網格對于準確模擬粘性流動是絕對必要的。在這種情況下的決議意味著
足夠數量的單元格以捕獲跨邊界層的梯度
跨邊界層的細胞與細胞尺寸比的平滑變化
足夠小的近壁間距，
橫向網格線與墻壁的正交性，以及
形狀良好的細胞。
在這里，分辨率在很大程度上取決于應用的網格劃分技術。Fidelity Pointwise 中基于優化的平滑技術有望通過擠壓棱柱和六面體的混合物來準確解析粘性流中的邊界層。
混合網格中的平滑
Fidelity Pointwise 有兩種生成混合網格的技術：傳統的代數擠壓和各向異性四面體擠壓，也稱為T-Rex。這兩種技術都從三重或四重網格開始并向外推進，創建單元層（分別為棱柱和六面體）。T-Rex 是一種先進的層技術，它在名義上與壁正交的方向上向外移動擠壓前沿上的每個網格點，并使用規定的步長來實現適當的邊界層分辨率。
通過將每個擠出點連接回擠出前沿而產生的各向異性四面體被組合以形成棱柱或六面體的堆疊。T-Rex 包括廣泛的平滑方法來控制擠出軌跡、調整細胞形狀并避免與其他擠出前沿發生碰撞。
Fidelity Pointwise 中的代數擠壓由網格要遵循的定義軌跡組成，包括沿線擠壓、繞軸旋轉、沿用戶指定路徑以及垂直于初始網格。多種平滑選項對于確保代數技術生成非折疊網格是必要的，因為它們缺乏像 PDE 方法那樣的優雅數學基礎。
基于優化的平滑技術
在 Fidelity Pointwise 中引入混合細胞網格需要在擠壓方法中進行平滑處理，以解決細胞間的差異。除了支持同一網格中的混合單元類型外，新的平滑旨在優化單元形狀和尺寸以確保良好的邊界層分辨率。
展開 ICEM劃分結構+非結構的混合網格處理方法的操作視頻，幾何文件以及網格文件 ￥20
配有幾何模型，可跟隨視頻實際操作
現代化的有限元分析可輕松實現準確的結果
如果存在較厚的區域，則薄板會在接縫處形成Ts或半徑，則可能需要混合網格。創建混合網格意味著將要網格化的部分切成殼，創建曲面，然后在連接實體和殼元素時管理接觸集。這很費時間。
對于沒有壓力分析背景的人來說，可能很想簡單地使用自動實體網格。這僅需要很少的預處理，也許只需刪除一些小的特征即可。借助現代的網格劃分算法和FEA求解器，對于許多零件而言，仿真導致增加計算時間這個問題不是主要矛盾。僅僅節省兩分鐘的求解時間幾乎不能證明對于一個花費數小時或數天來創建一個復雜的混合網格是有增益的。
結果不可靠
但是，薄壁部件的實心網格的結果可能不可靠。傳統觀點認為，要獲得可靠的結果，就需要通過實體厚度的幾個實體元素。如果網格足夠細到可以模擬薄壁零件，則可能會導致很長的求解時間。
貫穿實體厚度對多個實體元素的要求實際上僅適用于一階元素。這些元素在其頂點處僅具有節點，并且在它們之間線性地插入應力和應變。
現代的FEA軟件通常不使用一階元素。現在，二階元素已成為標準。它們具有中間節點，并使用一階多項式插值應力和應變。使用二階元素可以通過薄壁結構的厚度使用單個元素獲得非常好的結果。通常也可以接受兩個或三個的長寬比，這意味著對于1mm的壁厚，通常可以接受2-3mm的網眼尺寸。
薄殼高階單元的精度可以通過對一個簡單的板進行建模來證明，該板的兩端均具有彈性支撐，并且載荷均勻地引起彎曲。
使用一階實體元素時，會出現重大錯誤。但是，當使用單層二階固體元素時，結果幾乎與使用整個厚度中的四個元素或使用殼元素時的結果相同。對于二階實體元素，隨著長寬比開始增加，仍然可以看到良好的結果，因此在整個厚度中只有一個元素，但是其平面尺寸是板厚度的2至3倍。對于具有比板厚大得多的單元的粗網格，殼單元僅顯示出顯著提高的精度。
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