ALE網格生成的案例
*ALE_STRUCTURED_MESH_REFINE細化現有的結構化ALE網格
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</div><p>這個關鍵字很簡單，就是用來加密 由*ALE_STRUCTURED_MESH生成的結構化網格 的。</p><p>MSHID就是你需要加密的結構化網格（SALE）ID</p><p>IFX, IFY, IFZ細化的倍數（注意是整數）。新網格每個方向的單元數是該方向的細化的倍數乘以之前該方向的單元數。</p><p><br></p><p>*ALE_STRUCTURED_MESH_REFINE</p><p>$ mshid ifx ify ifz</p><p> 1 2 2 2</p><p>使用這個關鍵字啊，有一點比較煩人，你用prepost打開keword關鍵字，但是你看不到被細化后的sale網格。
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 網格階數詳解：高階網格生成
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格。網格的精度可以通過調整插值后的網格密度或不同的插值方法來進一步優化。下圖左可見插值后高階網格的示例。下圖右可以看到一些插值法可能在生成的插值網格中產生偽影，所以選擇正確的插值方法也是生成高精確曲線網格的關鍵。
插值后的多項式曲線網格與插值法導致偽影的線性網格
Cadence Pointwise 網格生成工具可以幫助 CFD 工程師創建復雜幾何模型高精度模擬所需要的高階網格，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 無面生成網格及網格編輯
無面生成網格.gif
基于Matlab的有限元網格自動生成算法 | CST、LST單元網格
今日給大家帶來的主要內容是二維問題下有限元網格如何自動生成？
單元網格的形成實際上屬于有限元計算中的前處理部分，即確定單元節點信息，當模型較為復雜時，用戶可在Abaqus、Ansys等大型商業有限元軟件中進行建模，導出網格信息。
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單元網格的自動生成。
CST單元網格
單元自動網格劃分
如下圖所示，為3節點三角形單元網格生成示意圖，圖中NXE和NYE分別是模型橫向和縱向單元個數，dhx和dhy分別是單元的橫向、縱向長度。
展開 淺談ALE自適應網格
它的主要原理則是讓網格脫離材料而流動，但與歐拉方法不同，比較明顯的一個不同點就是，它的網格必須被一種材料充滿，而且材料邊界條件復雜（我也不是非常清楚，就不一一說明了）。ALE網格自適應方法使得網格脫離材料獨立流動，就可以改善網格狀況，使得網格在整個分析過程中保持比較良好的狀態。ALE網格自適應方法不會改變網格的拓撲結構。
要對該方法做完全理解的話還得看看ABAQUS文檔中的詳細介紹了，比如網格重劃域的概念，以及如何定義，域的邊界有哪些（拉格朗日邊界，歐拉邊界，滑動邊界），他們的定義與區別等，網格限制等等。文檔里面有詳細介紹，也不是很難，基本可以看懂。
下面說一下ALE adaptive meshing適用范圍與特點：
顯示模塊中：
1.通常能夠在材料嚴重變形的情況下保持比較好的網格狀態；
2.在整個分析過程中不改變網格的拓撲結構；
3.能用來分析拉格朗日問題（即材料不離開網格的問題）與歐拉問題（材料
在網格內流動的問題）；
4.能用于動態分析中的大變形情況（沖壓，穿刺等）；
5.能用于準靜態分析（軋制，金屬成形等）。
隱式模塊中：
主要用于聲疇，沖蝕，磨損等，分析的問題也主要是拉格朗日問題等，作用不是很大。
下面是一個金屬成型的例子，左邊是沒有使用ALE網格適應技術的網格狀況，右邊是使用了該技術的網格狀況，可以看到，網格狀態有很明顯的改善。
ABAQUS淺談ALE自適應網格.pdf
展開 CFD網格生成新高度——HPC并行處理大規模網格
在現代CFD 中，網格生成往往要占據整個計算周期人力時間的60％左右，而且網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。
運輸機構型計算網格
隨著CFD 應用復雜度的增加，人們逐步意識到網格生成的局限性嚴重制約了復雜外形的數值模擬能力，開始投入很大精力開展網格生成技術研究，而其中利用HPC并行處理CFD的網格劃分是目前盛行且有效的方式之一。
無需大內存的支撐
速度不是限制大規模網格的唯一因素，對于過去而言，創建這些網格需要大量的內存支撐。在單個核心上對幾何體進行網格劃分可能會使核心的RAM被幾億個單元格所占據（現在大規模的網格基本超過10億單元格）。大型CFD網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。
機翼大規模網格
并行網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格劃分時，每個核心的RAM要求會降低。
例如，工程師在創建幾何防水工作流程時，無需多次對現實生活中的工業案例進行網格劃分，節省了許多內存資源。
展開 *ALE_STRUCTURED_MESH_CONTROL_POINTS的漸變式網格畫法 ￥10
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</div><p>這個RATIO是可以對網格漸變進行調整，但是，在實踐過程中，你會發現相當的麻煩，你無法精確的輸入 稀疏 →稠 密-稠 密（目標網格尺寸）→稀疏 的具體數量以及ratio。ratio是根據你的n來計算的，根據ratio你只能計算出下一個網格尺寸是前一個的多少倍。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202411/attachment/c2ab388bca8344328b9bb41c9bcfe74c.png" style="text-align: center" data-regular="true">
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展開 案例16 Virtual.Lab前處理操作之從體網格生成面網格
對于邊界元的聲學網格來說只能是面網格，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格上提取面網格。該功能在VL里面很方便的就可以實現，因此做了一個視頻給大家分享一下。
矩形平板：
體網格數據統計：
面網格數據統計：
體網格剖視圖：
面網格剖視圖：
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 fluent meshing進行多面體網格劃分，生成高質量網格后進行算例設置。 ￥15
流體的運動過程
整體網格
邊界層網格
基于Matlab的有限元網格自動生成算法 | Q4、Q8、Abaqus單元網格
今日給大家帶來的主要內容是二維問題下四邊形單元有限元網格如何自動生成？
單元網格的形成實際上屬于有限元計算中的前處理部分，即確定單元節點信息，當模型較為復雜時，用戶可在Abaqus、Ansys等大型商業有限元軟件中進行建模，導出網格信息。
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單元網格的自動生成以及Abaqus網格節點順序解讀。
代碼獲取：
基于Matlab的有限元網格自動生成算法 | Q4、Q8、Abaqus單元網格
Q4單元網格
單元自動網格劃分
如下圖所示，為4節點四邊形單元網格生成示意圖，圖中NXE和NYE分別是模型橫向和縱向單元個數，dhx和dhy分別是單元的橫向、縱向長度。
展開 
是否使用ALE自適應網格的區別
使用前
使用后
正交六面體網格生成算法
問題描述
在用有限元法或者有限體積法求解流體力學問題時，需要先將求解區域劃分成網格。區別于在物體表面生成的網格（surface mesh），我們稱這種劃分三維區域的網格為體網格（volume mesh）。
體網格根據其單元形狀可以分為四面體網格（tetra-mesh），六面體網格（hexa-mesh），以及四面體或六面體為主的多面體網格（tetra/hexa-dominated mesh）。而根據其生成方式又可以分為結構化與非結構化網格（stuctured, non-structured），貼體與非貼體網格（conformal, non-conformal），等等。
對于四面體網格，較為常用的生成算法包括Delaunay法和波前法（advancing front）等。而對于六面體網格，較為常用的算法有：映射法（mapping），掃掠法（sweeping），以及正交切割單元法（Cartesian cut-cell）。映射法和掃掠法只適用于特定類型的幾何模型；而正交切割單元法具有較強的普適性，只需要提供模型的表面網格就可以自動生成六面體為主的多邊形網格（并非純六面體網格）。這里我們主要介紹一下這種方法。
2. 求解流程
有些體網格生成算法直接從描述幾何模型的參數方程出發（例如映射法，掃掠法），而另一類體網格生成算法從模型的表面網格出發（例如Delaunay法，波前法），正交切割單元法屬于后者。它對于輸入的面網格有一些要求：
1) 純三角（triangular）：所有單元均為三角形。
展開 [問題討論]黏性網格生成時第一層網格高度的設置問題（Y+)
1、為什么會存在第一層網格的問題
關于這個問題，實際上要從邊界層說起。實驗表明，邊界層內根據流動狀態的不同可以分為三層，自壁面向流動核心區分別為：粘性子層、過渡層和湍流核心層。邊界層很薄，一般都是毫米~微米級，因此，若采用劃分網格進而利用數值方法求解的話，勢必會大大增加計算網格的數量，從而急劇增加計算工作量。又有實驗發現，在粘性子層和過渡層內，主要是粘性力在起主導作用，慣性力的作用幾乎可以忽略。在該區域內，粘性力與速度梯度成線性關系，因此在于核心層為高雷諾數湍流流動的情況下，過渡層與粘性子層內的速度分布可以通過經驗公式直接計算得到，而無需劃分網格，換句話說，在這種情況下，可以將計算節點的第一層網格節點放置在湍流核心區內，而過渡層與粘性子層中則無需要任何網格。這部分區域中的物理量分布采用壁面函數（wall function）來計算完成。需要用到壁面函數的湍流模型包括：k-epsilon模型，雷諾應力模型。
另外一種低雷諾數湍流模型的情況則與之不同，其不采用壁面函數來求解粘性子層與過渡層中的流動物理量分布，而是采用NS方程離散求解，與核心區域求解方式一樣，如K-W模型，SA模型等。
2、Y+的問題
Y+是什么玩意兒？Y+其實是一個無量綱量，其定義為：
式中，u*為近壁面摩擦速度（friction velocity），為第一層網格節點與壁面的間距，υ為流體的運動粘度。
其中壁面摩擦速度
式中τw為壁面剪切應力，其值為，其中μ為動力粘度，為第一層網格間距。
因此可以估算第一層網格間距：
3、更簡單的計算方式
采用上式進行第一層網格間距計算比較麻煩，因為需要計算u*，而u*的計算又涉及到壁面剪切應力的計算，壁面剪切應力的計算又涉及到速度梯度的計算。麻煩的事情在于壁面法向速度梯度在劃分網格的時候是未知的，只有在計算完畢后才能得到，這實在是打臉的行為。
展開 Delaunay 細化網格生成
網格是分級的，即，它通過捕獲具有適當網格分辨率的小尺度特征來改進復雜幾何形狀和流動模式的模擬。在曲率或大應力梯度區域周圍，單元密度較高。
當自動化時，細化過程減少了生成和優化網格所需的時間和精力，最大限度地減少了錯誤，并提高了網格的質量。
下圖提供了 Delaunay 細化網格生成過程的基本概述。
使用 Delaunay 細化網格生成捕獲流固耦合
對于復雜的幾何形狀，Delaunay 細化網格生成有助于在 CFD 模擬中捕獲流固耦合 (FSI)。FSI 分析在流體動力學中很重要，可以理解復雜的流體流動及其對固體結構變形的影響。可以使用以下方法在網格中生成和細化流體域和固體域的相互作用：
離散化域。使用 Delaunay 三角剖分為整個流域生成粗網格。
執行網格細化。在 Delaunay 細化網格生成之后，向網格添加額外的節點以優化分辨率并提高流體網格的質量。
為實體結構生成網格。這可以使用專門的方法來完成，例如自適應 ALE* 網格劃分或其他可以捕獲實體結構變形的方法。
結合流體和固體結構網格。定義適當的界面和邊界條件以組合兩個域。
執行模擬。使用適當的 FSI 算法（例如 ALE*、CEL* 或 IBM*）。
*ALE - 任意拉格朗日-歐拉*CEL - 耦合歐拉-拉格朗日*IBM - 浸沒邊界法
使用 Delaunay 細化網格生成優化 CFD 中的 FSI 模擬
Delaunay 細化是捕獲流體-表面相互作用的復雜細節的有效方法。CFD 工具可以生成帶有 Delaunay 三角剖分的初始粗網格，可以通過向網格添加節點和元素來圍繞實體結構對其進行細化，以實現最佳網格分辨率。
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