多域網(wǎng)格的案例
Fluent meshing（四十四）多域網(wǎng)格網(wǎng)格
今天我們主要給大家?guī)?Fluent Meshing 中的多域（Multizone）網(wǎng)格。
1
多域（Multizone）網(wǎng)格
為了為復(fù)雜的幾何配置創(chuàng)建純（六邊形）網(wǎng)格，有時(shí)可能會(huì)被迫手動(dòng)將幾何體分解或切片為單獨(dú)的實(shí)體（這說明多域網(wǎng)格的劃分有時(shí)需要人為的在幾何階段進(jìn)行幾何切分）。然而，多區(qū)域網(wǎng)格方法（“多區(qū)域”）可以讓用戶在幾何體的所有區(qū)域創(chuàng)建純六邊形網(wǎng)格，自動(dòng)將幾何體分解為單獨(dú)的實(shí)體。
多域網(wǎng)格的劃分一定要注意幾何的切分，因?yàn)榍蟹址绞經(jīng)Q定網(wǎng)格的劃分效果。注意多域網(wǎng)格網(wǎng)格是在幾何描述階段進(jìn)行的，詳細(xì)見圖 1.
圖1 描述幾何（Describe Geometry）
2
多區(qū)域網(wǎng)格的填充方式
Fluent Meshing 多域網(wǎng)格的填充方式有 4 種，分別是六面體平鋪（Hex-Pave）、六面體映射（Hex-Map）、棱柱（Prism）、混合（Mixed）。下面是具體的填充方式：
六面體平鋪（Hex-Pave）：使用六面體網(wǎng)格填充選定區(qū)域。所有連接的區(qū)域必須使用相同的體積填充類型。如果設(shè)置不同，區(qū)域填充類型將自動(dòng)設(shè)置為使用此填充類型。
六面體映射（Hex-Map）：使用六面體網(wǎng)格單元填充選定區(qū)域。
棱柱單元（Prism）：用棱鏡元素填充選定區(qū)域。
混合（Mixed）：除了一些棱鏡棱柱網(wǎng)格單元外，還用六面體網(wǎng)格填充選定的區(qū)域。
展開 ANSYS Workbench顯式動(dòng)力學(xué)實(shí)例 | PVB玻璃的沖擊仿真
4.設(shè)置連接關(guān)系：玻璃夾層之間直接共享拓?fù)洌瑹o需建立接觸對(duì)連接，只需要指定鋼球與玻璃間的相互作用關(guān)系即可
5.劃分網(wǎng)格：采用多域網(wǎng)格劃分形式，設(shè)置玻璃各夾層網(wǎng)格大小為2mm，劃分好網(wǎng)格如下圖所示。
6.設(shè)置邊界條件：對(duì)玻璃底部四個(gè)邊界施加固定約束，給定鋼球的初始速度為1m/s。
7.求解：計(jì)算時(shí)間為0.005s
8.結(jié)果后處理：提取出整體及各部分的應(yīng)力隨時(shí)間的變化曲線以及各部分應(yīng)力分布情況。
圖1 整體應(yīng)力變化曲線
圖2 接觸力變化
圖3 最大等效應(yīng)力云圖
圖4 位移云圖
圖5 PVB層應(yīng)力云圖
圖6 玻璃層應(yīng)力云圖
4
結(jié)論
碰撞沖擊后產(chǎn)生“震蕩”耗散能量。
每一層最大應(yīng)力值都發(fā)生在碰撞瞬間。玻璃層應(yīng)力值最大，PVB層應(yīng)力值較小。
主要是因?yàn)閵A層玻璃受沖擊時(shí)，玻璃表現(xiàn)為彈性段內(nèi)的脆性失效。對(duì)于PVB，則主要表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)拉伸下的大變形。
本次計(jì)算未考慮材料非線性影響。
來源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用公眾號(hào)，版權(quán)歸作者所有。
展開 Fluent Meshing 高級(jí)應(yīng)用進(jìn)階培訓(xùn)
(2)以 cfd_surface_mesh方式導(dǎo)入CAD模型
(3)面網(wǎng)格編輯功能詳解
(4)基于object多域網(wǎng)格劃分介紹
(5)案例練習(xí)
第二天
(6)幾何編輯
(7)包面功能
(8)體網(wǎng)格劃分技術(shù)
(9)案例練習(xí)
(10)Q&A
3
報(bào)名方式
Registration
掃碼即可報(bào)名
4
ANSYS workbench關(guān)于如何選擇劃分網(wǎng)格的方式，各有什么特點(diǎn)？
關(guān)于workbench網(wǎng)格劃分的方法和差別，各有什么特點(diǎn)呢？
一般情況下，對(duì)于空間物體而言，我們應(yīng)當(dāng)盡量使用六面體網(wǎng)格。當(dāng)對(duì)象是一個(gè)簡單的規(guī)則體時(shí)，使用掃掠網(wǎng)格劃分是合適的；當(dāng)對(duì)象是對(duì)個(gè)簡單的規(guī)則體組成時(shí)，使用多域掃掠網(wǎng)格劃分是合適的；接著盡量使用六面體主導(dǎo)的方式，它會(huì)在外層形成六面體網(wǎng)格，而在心部填充四面體網(wǎng)格。
四面體網(wǎng)格是最后的選擇。其中如果要忽略一些小細(xì)節(jié)，如倒角，小孔等，則使用patch independent算法;如果要要考慮一些小細(xì)節(jié)，則使用patch conforming算法。
至于自動(dòng)網(wǎng)格劃分，是最傻瓜化的方式，一般對(duì)于初學(xué)者適用。
例如：
（1）用掃掠網(wǎng)格劃分。
對(duì)整個(gè)構(gòu)件使用sweep方式劃分網(wǎng)格。（失敗）
該方法只能針對(duì)規(guī)則的形體（只有單一的源面和目標(biāo)面）進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
（2）使用多域掃掠型網(wǎng)格劃分。
可見ANSYS把該構(gòu)件自動(dòng)分成了多個(gè)規(guī)則區(qū)域，而對(duì)每一個(gè)區(qū)域使用掃略網(wǎng)格劃分，得到了很規(guī)則的六面體網(wǎng)格。這是最合適的網(wǎng)格劃分方法。
（3）使用四面體網(wǎng)格劃分方法。
使用四面體網(wǎng)格劃分，且使用patch conforming算法。可見，該方式得到的網(wǎng)格都是四面體網(wǎng)格。且在倒角處網(wǎng)格比較細(xì)密。
使用四面體網(wǎng)格劃分，但是使用patch independent算法。忽略細(xì)節(jié)。此時(shí)得到的仍舊是四面體網(wǎng)格，但是倒角處并沒有特別處理
（4）使用自動(dòng)網(wǎng)格劃分方法。
該方法實(shí)際上是在四面體網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格之間自動(dòng)切換。當(dāng)能夠掃掠時(shí)，就用掃掠網(wǎng)格劃分；當(dāng)不能用掃掠網(wǎng)格劃分時(shí)，就用四面體。這里不能用掃掠網(wǎng)格，所以使用了四面體網(wǎng)格。
（5）使用六面體主導(dǎo)的網(wǎng)格劃分方法。
該方法在表面用六面體單元，而在內(nèi)部也盡量用六面體單元，當(dāng)無法用六面體單元時(shí)，就用四面體單元填充。
展開 
智能流體仿真軟件AICFD 2025R1新版本功能介紹
圖1 AICFD軟件界面
一、版本更新介紹
AICFD 2025R1版本在AI網(wǎng)格生成、網(wǎng)格劃分、可壓縮流動(dòng)模擬、界面交互體驗(yàn)以及自動(dòng)優(yōu)化功能等方面實(shí)現(xiàn)了全面升級(jí)。以下是本次更新的核心亮點(diǎn)：
1. AI網(wǎng)格
針對(duì)傳統(tǒng)CFD仿真中網(wǎng)格生成耗時(shí)長、對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)依賴度高等痛點(diǎn)，AICFD創(chuàng)新性地推出了AI網(wǎng)格功能。
用戶只需生成基礎(chǔ)網(wǎng)格，AICFD即可通過流場解驅(qū)動(dòng)的智能網(wǎng)格加密技術(shù)捕捉流動(dòng)特征，并采用智能幾何保形技術(shù)確保網(wǎng)格加密嚴(yán)格遵循幾何邊界，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格生成的一鍵式操作。
圖2 AI網(wǎng)格加密歷程
2.幾何網(wǎng)格功能增強(qiáng)
針對(duì)多域CFD模擬中的網(wǎng)格劃分難題，AICFD 2025R1版本新增了幾何壓印功能，自動(dòng)匹配交界面，從而保證多域計(jì)算求解精度。
同時(shí)，軟件支持生成多面體網(wǎng)格以及通過網(wǎng)格掃掠生成六面體，在保證網(wǎng)格質(zhì)量的同時(shí)大幅減少網(wǎng)格數(shù)量，有效提高求解速度。
圖3 多域多面體網(wǎng)格
3.可壓縮流動(dòng)
當(dāng)空氣流動(dòng)的馬赫數(shù)超過0.3時(shí)，其可壓縮性通常不可忽略，因此可壓縮計(jì)算是進(jìn)行超聲速乃至高超聲速流動(dòng)模擬的“敲門磚”。
AICFD 2025R1版本的求解器大幅提升了可壓縮計(jì)算能力，解決了高超聲速模擬的行業(yè)難題，且求解過程比同類軟件用時(shí)更短。
圖4 AICFD可壓縮案例
4.界面交互
在幾何和網(wǎng)格界面，AICFD 2025R1版本新增了右鍵菜單和交互點(diǎn)選等功能，并優(yōu)化了視口顯示。用戶在幾何和網(wǎng)格編輯過程中能夠?qū)崿F(xiàn)“所見即所得”，軟件的易用性和交互性得到了顯著提升。
圖5 AICFD視口右鍵菜單
5.自動(dòng)優(yōu)化接口
AICFD 2025R1版本通過腳本錄制和播放功能，與天洑智能優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件AIPOD實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接。
展開 多芯連接器焊接處溫度循環(huán)仿真分析
圖4 A型多芯連接器模型
圖5 B型多芯連接器模型
（1）假設(shè)焊料是均布的，忽略空洞、氣泡的影響，對(duì)于Sn63Pb37、Sn96.5Ag3.5焊料，分別采用統(tǒng)一粘塑性Anand本構(gòu)方程，其它材料為線彈性材料，考慮雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化效應(yīng)；
圖6 Sn63Pb37焊料Anand參數(shù)
圖7 Sn96.5Ag3.5焊料Anand參數(shù)
圖8 鋁合金材料雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型
圖9 可伐合金材料雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型
（2）在瞬態(tài)結(jié)構(gòu)仿真中施加交變溫度載荷，這樣的加載方式忽略了傳熱、對(duì)流等因素，即每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上部件均為均勻溫度（若考慮實(shí)際傳熱，則需做瞬態(tài)熱仿真-結(jié)構(gòu)仿真進(jìn)行耦合，本文暫不考慮）；
圖10 溫度沖擊曲線
（3）分析時(shí)取模型兩側(cè)的棱邊進(jìn)行線固定約束，分析過程開啟大變形（主要考慮到合金的塑性變形）；
（4）網(wǎng)格劃分時(shí)應(yīng)注意，焊料部分由于呈環(huán)狀且厚度較薄，采用掃掠網(wǎng)格（Sweep）劃分，其它區(qū)域采用多域網(wǎng)格（Multi-zone），注意檢查網(wǎng)格質(zhì)量，控制單元長寬比。
3 仿真結(jié)果分析
主要觀察彈性/塑性應(yīng)變、等效應(yīng)力及剪切應(yīng)力。
3.1 A型多芯連接器
對(duì)于A型結(jié)構(gòu)，多芯連接器與腔體結(jié)構(gòu)件的配合間隙為0.05mm，即焊料厚度為0.05mm。為了便于與后續(xù)結(jié)果對(duì)比，此處提取第三個(gè)溫度循環(huán)處的應(yīng)變、受力最大值。
展開 網(wǎng)格劃分順序?qū)?em>網(wǎng)格質(zhì)量有影響嗎？
由于整個(gè)幾何結(jié)構(gòu)在一個(gè)操作中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，因此內(nèi)部邊界上的網(wǎng)格比以前細(xì)得多，從而使窄區(qū)域中的單元質(zhì)量更好。
總結(jié)
綜上所述，我們已經(jīng)看到，網(wǎng)格劃分序列中的操作順序會(huì)對(duì)最終網(wǎng)格產(chǎn)生影響，這是因?yàn)樯傻?em>網(wǎng)格是固定的，所以來自前一個(gè)操作節(jié)點(diǎn)的任何網(wǎng)格都是后續(xù)操作的基礎(chǔ)。最佳的做法是使用盡可能少的操作，并添加全局或局部大小節(jié)點(diǎn)。此外，如果您需要在序列中進(jìn)行多個(gè)操作（例如，想要使用不同的單元類型），考慮它們的順序非常重要。
本文內(nèi)容來自 COMSOL 博客，點(diǎn)擊底部”閱讀原文”，閱讀更多延伸文章。
展開 GAMBIT使用總結(jié)：CFD網(wǎng)格生成及修正技巧
而在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中，常用的2D網(wǎng)格單元還有三角形單元，3D網(wǎng)格單元還有四面體單元和五面體單元，其中五面體單元還分為棱錐形(或楔形)和金字塔形單元等。
圖1 常用的2D網(wǎng)格單元
圖2 常用的3D網(wǎng)格單元
3 單連域與多連域網(wǎng)格
網(wǎng)格區(qū)域分為單連域和多連域兩類。所謂單連域是指求解區(qū)域邊界線內(nèi)不包含有非求解區(qū)域的情形。如果在求解區(qū)域內(nèi)包含求解區(qū)域，則稱該求解區(qū)域?yàn)?em>多連域。所有的繞流流動(dòng)，都屬于典型的多連域問題，其網(wǎng)格主要有O型和C型兩種。
4 網(wǎng)格的生成
網(wǎng)格的生成主要有以下的步驟：
首先，在網(wǎng)格劃分之前，應(yīng)從數(shù)值仿真的全局出發(fā)。比如精度要求，計(jì)算時(shí)間要求，模型尺寸、復(fù)雜程度情況以及機(jī)子配置等等。考慮清楚，是使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，還是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，抑或是混合網(wǎng)格。因?yàn)檫@關(guān)系到接下來的網(wǎng)格劃分布置和劃分策略。
如果模型比較簡單規(guī)則，應(yīng)盡量使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格比較容易劃分，計(jì)算結(jié)果也比較好，計(jì)算時(shí)間也相對(duì)較短。對(duì)于復(fù)雜的幾何外形，在損失精度盡量少的前提下，一是采用加密重點(diǎn)監(jiān)控部分網(wǎng)格，逐漸向四周稀疏的劃分方法；二是使用分塊（混合）網(wǎng)格。
展開 ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與工程實(shí)例培訓(xùn)班
培訓(xùn)授課經(jīng)驗(yàn)9年，精通ICEM，Gambit，CFD-Fluent各系列版本的應(yīng)用，精通Solidworks等3D作圖軟件（復(fù)雜幾何體導(dǎo)入及導(dǎo)出建模及網(wǎng)格軟件如fluent），并精通網(wǎng)格劃分、流固耦合流動(dòng)及傳熱、輻射、燃燒、組分傳輸及反應(yīng)、離散相的計(jì)算、多相流模型、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)網(wǎng)格 模型；精通UDF編程、后處理及數(shù)據(jù)處理（Origin等）。熟悉CFD-POST、Tecplot、Paraview等后處理軟件。
主持多項(xiàng)國家級(jí)科研項(xiàng)目和企業(yè)合作研發(fā)工程項(xiàng)目，擁有豐富的科研及工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景。
【1月23-25日 北京+線上】ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與案例實(shí)戰(zhàn)
四、培訓(xùn)時(shí)間
2020年1月23-25日 直播：騰訊會(huì)議
2020年1月23-25日 現(xiàn)場：北京（22日全天報(bào)到）
（直播全程錄屏，課程結(jié)束后發(fā)給大家，可永久免費(fèi)觀看）
五、培訓(xùn)大綱
課程大綱
ANSYS Fluent2020 R2版本授課
一、ICEM CFD網(wǎng)格生成
（求解前處理）
（1）ICEM CFD網(wǎng)格生成功能介紹
（2）ICEM CFD幾何模型識(shí)別及修補(bǔ)
（3）2D殼/面網(wǎng)格生成及處理
（4）非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格自動(dòng)劃分方法及案例
（5）網(wǎng)格編輯方法
（6）結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格劃分方法（塊生成（邏輯域生成）、切分快、O剖分、Y剖分、關(guān)聯(lián)）及案例
（7）提高網(wǎng)格劃分質(zhì)量的技巧及案例練習(xí)（8）網(wǎng)格文件導(dǎo)出
（9）網(wǎng)格無關(guān)性檢查與網(wǎng)格自適應(yīng)加密操作與案例
二、Fluent Meshing非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分
（1）幾何導(dǎo)入、面網(wǎng)格優(yōu)化與修復(fù)，多面體網(wǎng)格生成（實(shí)例）
（2）臟模型wrapping網(wǎng)格生成流程及方法（實(shí)例）
（3）Watertight Geometry網(wǎng)格快速生流程（實(shí)例）
三、FLUENT操作通用流程及高級(jí)子模型添加
（1）CFD數(shù)值求解方法原理及FLUENT功能描述及求解流程
（2）網(wǎng)格導(dǎo)入及計(jì)算域檢查
（3）設(shè)置湍流模型原理、分類與應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)置方法
（4）設(shè)置其他高級(jí)子模型 （5）設(shè)置邊界條件
（6）設(shè)置求解參數(shù)
（7）常用求解器設(shè)置、亞松弛因子設(shè)置與監(jiān)視求解過程
（8）迭代求解、常用收斂的判斷依據(jù)
（9）求解算法講解、提高收斂性及提高求解精度
（10）結(jié)果后處理及報(bào)告生成（顯示等值線圖、云圖、速度矢量圖、跡線圖、XY數(shù)據(jù)點(diǎn)圖、校核守恒量
展開 【11月19-22日 北京+線上】ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與案例實(shí)戰(zhàn)
（1）網(wǎng)格自適應(yīng)、Patch、Journal文件等技巧應(yīng)用相關(guān)
（2）計(jì)算中動(dòng)畫檢測設(shè)置及生成
（3）專業(yè)后處理CFD-POST與動(dòng)畫生成（云圖、流線圖、矢量圖、立體云圖、等值面、曲線圖、自定義變量、多CAS比較等）（CDF-POST及Tecplot等）
十三、答疑與學(xué)習(xí)平臺(tái)
（1）針對(duì)學(xué)員面對(duì)的實(shí)踐問題展開討論、方案建議。
9月24-26日 | ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與工程實(shí)例培訓(xùn)班
三、FLUENT操作通用流程及高級(jí)子模型添加
（1）CFD數(shù)值求解方法原理及FLUENT功能描述及求解流程
（2）網(wǎng)格導(dǎo)入及計(jì)算域檢查
（3）設(shè)置湍流模型原理、分類與應(yīng)用領(lǐng)域、設(shè)置方法
（4）設(shè)置其他高級(jí)子模型 （5）設(shè)置邊界條件
（6）設(shè)置求解參數(shù)
（7）常用求解器設(shè)置、亞松弛因子設(shè)置與監(jiān)視求解過程
（8）迭代求解、常用收斂的判斷依據(jù)
（9）求解算法講解、提高收斂性及提高求解精度
（10）結(jié)果后處理及報(bào)告生成（顯示等值線圖、云圖、速度矢量圖、跡線圖、XY數(shù)據(jù)點(diǎn)圖、校核守恒量、模擬結(jié)果動(dòng)畫視頻制作、模擬結(jié)果報(bào)告）
（11）FLUENT求解全流程案例詳細(xì)演示
四、FLUENT傳熱模擬
（1）導(dǎo)熱及對(duì)流換熱模擬（2）輻射模型及輻射換熱模擬
（3）自然對(duì)流模擬 （4）傳熱模擬的UDF
（5）對(duì)流換熱、輻射換熱、自然對(duì)流模擬要點(diǎn)總結(jié)及案例演示
五、FLUENT流固耦合
（1）流體及固體計(jì)算域（單向、雙向）（2）多計(jì)算域網(wǎng)格生成
（3）單雙向流固耦合計(jì)算域數(shù)據(jù)交換
（4）單雙向流固耦合模擬求解
展開 【3月19-21日 線上】ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與工程實(shí)例培訓(xùn)班
培訓(xùn)授課經(jīng)驗(yàn)9年,精通ICEM，Gambit，CFD-Fluent各系列版本的應(yīng)用，精通Solidworks等3D作圖軟件（復(fù)雜幾何體導(dǎo)入及導(dǎo)出建模及網(wǎng)格軟件如fluent），并精通網(wǎng)格劃分、流固耦合流動(dòng)及傳熱、輻射、燃燒、組分傳輸及反應(yīng)、離散相的計(jì)算、多相流模型、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng)網(wǎng)格 模型；精通UDF編程、后處理及數(shù)據(jù)處理（Origin等）。熟悉CFD-POST、Tecplot、Paraview等后處理軟件。主持多項(xiàng)國家級(jí)科研項(xiàng)目和企業(yè)合作研發(fā)工程項(xiàng)目，擁有豐富的科研及工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景。
關(guān)于舉辦“ANSYS FLUENT通用流體模擬核心技術(shù)應(yīng)用與案例實(shí)戰(zhàn)”培訓(xùn)班通知
（云圖、流線圖、矢量圖、立體云圖、等值面、曲線圖、自定義變量、多CAS比較等）（CDF-POST及Tecplot等）
十三、答疑與學(xué)習(xí)平臺(tái)
（1）針對(duì)學(xué)員面對(duì)的實(shí)踐問題展開討論、方案建議。
關(guān)于舉辦“ANSYS FLUENT通用流體模擬核心技術(shù)應(yīng)用與案例實(shí)戰(zhàn)”培訓(xùn)班通知
（云圖、流線圖、矢量圖、立體云圖、等值面、曲線圖、自定義變量、多CAS比較等）（CDF-POST及Tecplot等）
十三、答疑與學(xué)習(xí)平臺(tái)
（1）針對(duì)學(xué)員面對(duì)的實(shí)踐問題展開討論、方案建議。
