ANSYS. Meshing.

И так, продолжаем осваивать меши в ANSYS.

По части трехмерных сеток там используются свои методы: Tetrahedrons, Sweep, Hex Dominant, MultiZone и Automatic. А теперь подробнее.

1. Метод Tetrahedrons позволяет генерировать объемные сетки с элементами, имеющими форму тетраэдров, на основе одного из двух методов: Patch Conforming и Patch Independent (раздел Algorithm метода Tetrahedrons).Метод Patch Conforming является предпочтительным в том случае, если исходная геометрия содержит мелкие детали и при этом имеет высокое качество, т. е. в ней отсутствуют проблемные зоны, являющиеся следствием некорректного построения в CAD. Метод проходит в 2 этапа:

а) Сначала производится разбиение ребер и поверхностей модели;

б) Потом выполняется построение тетраэлементов в объеме модели с учетом уже построенной поверхностной сетки. Построение сетки возможно как с помощью алгоритма продвижения фронта (Advancing Front) или в режиме Program Controlled с автоматическим выбором наиболее подходящего из двух алгоритмов: продвижения фронта или Делоне (основан на построении триангуляции, удовлетворяющей критерию Делоне). Чтобы задать алгоритм построения, нужно выбрать соответствующую опцию в окне глобальных настроек сетки в разделе Advanced-Triangle Surface Mesh.Метод Patch Independent, в отличие от Patch Conforming, предпочтительнее использовать когда геометрическая модель имеет невысокое качество и содержит проблемные зоны в виде зазоров, мелких выступов и т. д. Он позволяет выбирать уровень допустимых отклонений (Tolerance) сетки от исходной CAD-модели и фильтровать тем самым некоторые детали геометрической сборки, размер которых меньше заданного уровня допустимого отклонения. Этот метод построен на основе алгоритма граничной коррекции (Octree), Основная идея метода заключается

в наложении на расчетную область некоторой сетки и последующем отсечении

всех фрагментов, которые выходят за пределы геометрической области. В отличие от метода Patch Conforming,тут сначала строится объемная сетка для геометрической области, а уже потом происходит коррекция поверхностной сетки в соответствии с особенностями поверхности модели и установленными допусками.Для понимания разницы сетка на среднем кубике построена методом Patch Conforming, а справа - методом Patch Independent с учетом опции Defeaturing Tolerance.

2. Метод Sweep позволяет строить расчетную сетку на основе призматических элементов с помощью операции протягивания элементов одного слоя вдоль некоторой оси. Данный метод может быть использован только для определенного класса геометрических моделей, полученных как тела вращения/протягивания.Для построения сетки методом протягивания сеточных элементов геометрическая модель должна содержать поверхность-источник (Source Face), элементы которой будут протягиваться

вдоль некоторой оси (Sweep Path) в направлении поверхности-приемника (Target Face). Опция Src/Trg Selection метода включает пять режимов для задания поверхностей Source и Target:

1. Automatic – автоматическое определение поверхностей, наиболее подходящих для выполнения операции протягивания;

2. Manual Source – выбираем поверхность-источник вручную, а поверхность-приемник определяется автоматически.Эта опция полезна в тогда, когда сечение модели вдоль линии протягивания меняется и размеры сечения поверхностей источника и приемника не совпадают;

3. Manual Source and Target – мы выбираем поверхность-источник и поверхность-приемник вручную. Эта опция полезна для построения сетки методом протягивания для тела, у которого поверхность-источник и поверхность-приемник имеют общие узлы или ребра;

4. режимы Automatic Thin и Manual Thin – предназначены для построения сетки на телах-оболочках (пример – листовой металл), для которых необходимо построить сетку на основе гексаэлементов с одним сеточным элементом по толщине тела.

В окне свойств метода Sweep есть две опции, которые отсутствуют в других методах: Type и Sweep Bias Type. Опция Type отвечает за размер протягиваемых элементов (толщину) вдоль пути Sweep Path. Мы можем задать количество сеточных элементов вдоль пути протягивания либо толщину сеточного элемента вдоль пути протягивания. По умолчанию толщина всех элементов при протягивании одинакова, т. е. сетка в данном направлении является равномерной. Для сгущения сетки к одной из поверхностей (Target/Source) или одновременно к обеим поверхностям используются опция Sweep Bias Type, определяющая направление сгущения, и опция Sweep Bias, определяющая степень сгущения элементов.3. Метод Hex Dominant позволяет строить расчетные сетки на основе элементов-гексаэдров и может применяться там, где использование метода Sweep невозможно. При построении сетки с использованием метода Hex Dominant надо учитывать, что исходная геометрия должна обладать высоким качеством и в ряде случаев требуется ее разделение на простые геометрические тела.Это пример использования метода Hex Dominant с опцией Quad/Tri для поверхности.

4. Метод MultiZone основан на блочной технологии и обеспечивает автоматическое разделение геометрии на две группы геометрических тел: объемы, к которым может быть применен метод Sweep для построения гексасетки с протягиванием сеточных элементов вдоль некоторой оси, и остальные объемы, для которых по возможности будет построена гексасетка неструктурированного типа.

Например такая пластина со штырями. Для применения обычного метода Sweep к такой модели необходимо было бы предварительно вручную разделить ее на несколько Sweepable Bodies и после, для каждого тела выбрать свой метод Sweep и поверхность-источник для протягивания ячеек. Преимущество метода MultiZone заключается в возможности провести разделение автоматом и выделить в свойствах метода сразу несколько поверхностей-источников для применения операции Sweep.Теперь перейдем к опциям метода MultiZone:

1. Mapped Mesh Type: задает форму ячеек для областей, где предполагается построение структурированной сетки. Существуют три режима:

1.Hexa - предполагает построение элементов исключительно гексаэдральной формы;

2. Hexa/Prism предполагает построение элементов на основе гексаэдров, а также элементов призматической формы. При этом для улучшения качества отдельных ячеек сетки могут использоваться поверхностные элементы треугольного сечения, которые в дальнейшем протягиваются до призм;

3. Prism предполагает построение сетки исключительно из элементов призматической формы. Данный режим применяется в тех случаях,

когда одна геометрическая область, для которой строится сетка методом

MultiZone, граничит с другой областью, заполненной сеткой на основе

тетраэдров;

2. Surface Mesh Method: определяет режим построения сетки на поверхности геометрической области. Режим Uniform использует пошаговый метод для построения максимально равномерной сетки на поверхности. Этот метод лучше всего подходит для случаев, когда все грани области имеют одинаковый масштаб, а поверхности, покрываемые сеткой, – низкую степень кривизны. В этих случаях метод позволяет получить сетку достаточно высокого качества. Режим Pave, напротив, применим для построения качественной сетки на поверхностях с высокой степенью кривизны. По умолчанию в настройках метода MultiZone используется режим Program Controlled, который в зависимости от свойств поверхностей и размера сеточных ячеек использует комбинацию методов Pave и Uniform;

3. Free Mesh Type: определяет форму сеточных элементов для областей геометрии, для которых невозможно построить структурированную сетку на основе Sweep. Для таких областей может быть применен один из методов построения неструктурированной сетки:

1. Tetra (элементы, построенные на основе тетраэдров);2.Tetra/Pyramid (элементы, построенные на основе тетраэдров

и пирамид);

3. Hex Dominant (преобладание элементов, построен-

ных на основе гексаэдров); 4. Hexa Core (основной объем области заполня-

ется гексаэлементами в декартовой системе координат, остальная область заполняется элементами призматической формы или тетраэдрами). Для параметра Free Mesh Type также может быть выбран режим Not Allowed, в котором построение неструктурированной сетки недопустимо. В этом случае препроцессор принудительно будет простраивать структурированную сетку на всю расчетную область, а если это окажется невозможным – завершит процесс построения с ошибкой.

4. Src/Trg Selection: аналогично опции метода Sweep предполагает выбор поверхностей-источников для протягивания в автоматическом режиме (Automatic) или вручную (Manual Source). В режиме Manual Source необходимо выбрать в поле Source все поверхности в геометрической модели, которые будут использоваться в качестве поверхностей-источников для метода Sweep.

5. Automatic. По умолчанию в качестве метода построения сеток применяется автоматический метод Automatic, который использует метод Sweep для объемных тел и четырехугольные элементы для поверхностных сеток. В случаях, когда построение сетки методом Sweep невозможно, режим Automatic использует объемную сетку на основе тетраэдров, построенную с помощью алгоритма продвижения фронта в рамках метода Patch Conforming Tetrahedron.

Я понимаю,что это может быть сложновато для восприятия, но для написания статьи у меня было 2 причины:

1. После первой статьи многие заинтересовались темой и захотели изучить.

2. Без понимания как построить правильную сетку точность расчета не будет высокой.

Если это действительно интересно, то я продолжу. Просто как я начал писать про параметры сеток - интерес поугас, то есть это или сложно, или народ разочаровался.