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圖1 1+6鋼絲繩三維模型 1.2 網(wǎng)格劃分策略ANSYS軟件中常用的網(wǎng)格劃分方法有自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分。這2種網(wǎng)格劃分方法對(duì)鋼絲繩進(jìn)行網(wǎng)格劃分都不能在鋼絲接觸位置準(zhǔn)確地生成節(jié)點(diǎn)。為了節(jié)約非線性計(jì)算的時(shí)間，在不影響研究數(shù)據(jù)可靠性的前提下更快更準(zhǔn)確地得到計(jì)算結(jié)果，本文采用分層切割且網(wǎng)格密度漸變的網(wǎng)格策略進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

為了驗(yàn)證螺旋槳周圍的流場(chǎng)，我們?cè)谧杂煽臻g的計(jì)算網(wǎng)格上劃分了約503萬個(gè)，在螺旋槳周圍的計(jì)算網(wǎng)格上劃分了約211萬個(gè)，總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)約為714萬個(gè)。最小網(wǎng)格尺寸在螺旋槳壁面附近為0.8mm。接著使用商用計(jì)算軟件ANSYS CFX 2023 R1進(jìn)行了LES大渦模型數(shù)值分析，時(shí)間步長為Δt=2.5×10^(-5)。

▲ 計(jì)算域示意圖 網(wǎng)格劃分 為了較為理想地捕捉到梢渦及梢渦空泡，網(wǎng)格的配置非常重要。首先，在螺旋槳周圍添加緩沖層和環(huán)形加密區(qū)，如下圖所示。

13 3 SolidWorks 多實(shí)體模型導(dǎo)入 COMSOL 劃分網(wǎng)格 18 實(shí)例 1 ：橢球模型的分塊技術(shù)和網(wǎng)格劃分。 18 實(shí)例 2 ：球頭狀油缸頭模型的分塊技術(shù)和網(wǎng)格劃分。

有限元網(wǎng)格劃分基本原則 有限元方法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化，即對(duì)連續(xù)體進(jìn)行離散化，利用簡(jiǎn)化幾何單元來近似逼近連續(xù)體，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。所以有限元網(wǎng)格的劃分一方面要考慮對(duì)各物體幾何形狀的準(zhǔn)確描述，另一方面也要考慮變形梯度的準(zhǔn)確描述。為正確、合理地建立有限元模型，這里介紹劃分網(wǎng)格時(shí)應(yīng)考慮的一些基本原則。1.

在網(wǎng)格劃分過程中, 針對(duì)螺旋槳的表面和導(dǎo)流罩的表面進(jìn)行網(wǎng)格加密處理, 對(duì)fluid-1和fluid-2分別采用遞增函數(shù)fun-1和fun-2來進(jìn)行網(wǎng)格劃分, 使得靠近螺旋槳旋轉(zhuǎn)區(qū)域的網(wǎng)格盡量細(xì)膩, 以保證計(jì)算的精度。遠(yuǎn)離計(jì)算區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格稍微大些, 節(jié)約計(jì)算時(shí)間。

圖 3 所示為組合體的網(wǎng)格劃分及加密圖。

圖3所示為組合體的網(wǎng)格劃分及加密圖。對(duì)回轉(zhuǎn)體及導(dǎo)管周圍網(wǎng)格進(jìn)行加密以準(zhǔn)確捕捉變化梯度大的物理量。近壁處最外層的貼體網(wǎng)格尺寸應(yīng)與相鄰網(wǎng)格尺寸相當(dāng)，以使網(wǎng)格過渡自然。回轉(zhuǎn)體設(shè)置5層邊界層網(wǎng)格，第1層網(wǎng)格高0.5mm；導(dǎo)管設(shè)置4層邊界層網(wǎng)格，第1層網(wǎng)格高0.04mm。對(duì)施加了體積力源項(xiàng)的導(dǎo)管內(nèi)螺旋槳盤面附近區(qū)域進(jìn)行加密，以提高體積力源項(xiàng)分布精度。

在對(duì)螺旋槳產(chǎn)生的尾流進(jìn)行建模時(shí)，會(huì)在執(zhí)行器周圍創(chuàng)建一個(gè)細(xì)化區(qū)域，由矩形框表示，如下圖所示。矩形區(qū)域之外的區(qū)域是自由表面，也進(jìn)行了一定程度的細(xì)化，但細(xì)化程度不同。細(xì)化區(qū)域由螺旋槳周圍的矩形框（頂部）表示，網(wǎng)格在細(xì)化區(qū)域內(nèi)及其周圍生成（底部）。粘性層插入的靈活性在 Fidelity CFD 平臺(tái)中生成網(wǎng)格時(shí)，存在三種粘性層插入技術(shù)，如下：1.

在進(jìn)行分析前，通常需要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以便將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，從而進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。 在Ansys Workbench中Manchical進(jìn)行模型設(shè)置時(shí)，提供了多種網(wǎng)格劃分方法，用于將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，以便進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析。

從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來分析，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一般可以分為：O型、C型和H型，H 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合于兩端都是尖截面的物體，如菱形截面的物體；C 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合于一端是鈍頭而另一端是尖截面的物體，如錐形截面物體；O 型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合于兩端都是鈍截面的物體，如圓形或橢圓形截面物體。三維結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是以上三種形式的組合。

在進(jìn)行分析前，通常需要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以便將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，從而進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。 在Ansys Workbench中Manchical進(jìn)行模型設(shè)置時(shí)，提供了多種網(wǎng)格劃分方法，用于將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，以便進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和分析。

在進(jìn)行分析前，通常需要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以便將連續(xù)的物體劃分為離散的單元，從而進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。結(jié)構(gòu)仿真中，網(wǎng)格劃分是重要的步驟之一。正確選擇和應(yīng)用合適的網(wǎng)格劃分方法可以顯著影響到仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。本文將介紹ANSYS結(jié)構(gòu)仿真中常用的網(wǎng)格劃分方式，并提供相應(yīng)的方法教學(xué)，以幫助您優(yōu)化結(jié)構(gòu)仿真流程和提升工作效率。

其次，網(wǎng)格劃分的精度和質(zhì)量也會(huì)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果網(wǎng)格過于粗糙，可能無法準(zhǔn)確捕捉溫度和熱流的細(xì)微變化。 此外，邊界條件的設(shè)置可能不夠精確，例如環(huán)境溫度和熱交換系數(shù)的估計(jì)值可能與實(shí)際情況存在偏差。還有，數(shù)值求解過程中的截?cái)嗾`差和舍入誤差也可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

圖1 縮比P4119螺旋槳計(jì)算域劃分圖2 流場(chǎng)計(jì)算域的邊界及交界面設(shè)定03聲學(xué)模型設(shè)置聲場(chǎng)幾何模型與流場(chǎng)中間域(Mid Region)的模型一致，聲學(xué)幾何模型及網(wǎng)格劃分如圖3所示。聲學(xué)邊界條件及場(chǎng)點(diǎn)布置如圖4所示。