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C3-實例-四面體網格自動生成ValveNaturalV10.pdf

Hypermesh四面體網格劃分 前兩篇文章主要介紹了在Hypermesh中劃分四面體網格的方法，本篇文章最后再介紹一下四面體網格的局部區域加密。下面通過一個簡單的案例來具體了解一下。

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。

次方法能夠控制第一層網格高度不變，最后一層網格通過縱橫比控制。 最后一層縱橫比子項 5.3 Inflation Algorithm膨脹運算法則Inflation Algorithm包括Pre前處理、Post后處理兩個選項，如圖Pre（前處理）：先生成四面體，再生成邊界層網格。Post（后處理）：先生成邊界層網格，再生成體網格。

比如需要預留螺栓預緊力的平面，直接把四面體網格當幾何切出平面，切開后內部網格會自動修復；想把六面體網格的內層單獨切出來，也能按幾何切割的思路操作，不用再逐排選擇網格。甚至傳統上只能用幾何軟件做的布爾運算，現在基于網格也能實現，比如在無孔的耳片網格上 “挖孔”，直接用網格布爾操作就能完成。

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。

它支持2D殼網格、3D體網格（四面體、六面體等）的高質量生成，搭載先進的網格劃分算法與自動化優化工具，可實現網格的快速生成與質量校準，通過云圖顯示、單元質量跟蹤等功能，實時檢查并優化網格缺陷，確保網格質量滿足嚴苛的仿真要求。

高爾夫球桿的簡單四元網格圖 1. 使用 Fidelity Pointwise 的網格劃分算法自動生成的高爾夫球桿的四邊形主網格2. ONERA M6 機翼也使用四邊形優勢算法進行網格劃分圖 2.

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。

比如需要預留螺栓預緊力的平面，直接把四面體網格當幾何切出平面，切開后內部網格會自動修復；想把六面體網格的內層單獨切出來，也能按幾何切割的思路操作，不用再逐排選擇網格。甚至傳統上只能用幾何軟件做的布爾運算，現在基于網格也能實現，比如在無孔的耳片網格上 “挖孔”，直接用網格布爾操作就能完成。

此 T-Rex 網格生成近壁六邊形層以實現邊界層分辨率并過渡到遠場中的各向同性四面體網格。上述結構化和非結構化網格劃分技術與體網格拓撲密切相關。但是混合網格，例如由 Pointwise 的各向異性四面體擠壓 (T-Rex) 生成的網格，對體積網格拓撲的依賴性較低，因此可以更自動地生成。T -Rex 技術會自動說明以下內容： 根據用戶指定的指標，擠出細胞的質量。

這些工具能夠根據輸入幾何模型和網格參數自動生成適宜的網格，降低了人工操作的工作時間。自動網格劃分方法可以適用不同種類的幾何體情況。2.四面體網格劃分：四面體網格劃分方式適用三維和二維情況。四面體網格的劃分依賴于協調分片算法（PatchConforming）或者依靠獨立分片算法（PatchIndependent）將區域劃分為適用于復雜幾何建模的一系列四面體單元。

高的梯度一半可以減少元素總量，但也伴隨著網格生成或計算的錯誤風險。 厚度方向密度 (Density alone thickness)：僅提供作為四面體網格參數來控制厚度方向的網格密度，而較高的值代表較密的網格分布, 但設定時也須考慮網格尺寸是否匹配以避免壞網格元素。 預設 (Default)：重設所有參數會默認值，也就是自動設定。

而對于復雜幾何模型通常采用自動或半自動的方式劃分網格，自動生成網格的算法通常采用四面體，而非六面體。原因是通常的三維模型不能精確的被六面體堆砌所描述，然而總能剖分為四面體單元的集合。 我們在結構研究分析中也總是對比四面體和六面體劃分的模型，并得到了比較可靠計算結果對比。無論對于哪種單元類型，較少的節點數，會導致低精度。

此方法能夠控制第一層網格高度不變，最后一層網格通過縱橫比控制。最后一層縱橫比子項5.3 Inflation Algorithm膨脹運算法則Inflation Algorithm包括Pre前處理、Post后處理兩個選項，如圖Pre（前處理）：先生成四面體，再生成邊界層網格。Post（后處理）：先生成邊界層網格，再生成體網格。

2 CubitCUBIT是桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)開發的有限元網格生成器，CUBIT的商業版本即是Coreform Cubit。Cubit主要生成六面體網格(hex meshing)，可支持Python語言，自動修復CAD圖形等。 3 PointwisePointwise是為計算流體力學(CFD)應用開發的網格生成軟件。

Hypermesh功能介紹 Altair HyperMesh 為用戶提供了一整套簡便易用且功能強大的工具，幫助用戶創建及編輯CAE模型。在二維及三維CAE模型的創建過程中，用戶既可以使用多種網格生成功能，亦可籍于Altair HyperMesh強大的自動網格生成工具自動生成高質量的分析模型。

而對于復雜幾何模型通常采用自動或半自動的方式劃分網格，自動生成網格的算法通常采用四面體，而非六面體。原因是通常的三維模型不能精確的被六面體堆砌所描述，然而總能剖分為四面體單元的集合。我們在結構研究分析中也總是對比四面體和六面體劃分的模型，并得到了比較可靠計算結果對比。無論對于哪種單元類型，較少的節點數，會導致低精度。