Ansys Workbench常用网格划分方法

Ansys软件中的高级网格划分技术与应用


概述

在工程仿真领域的强大支柱，Ansys软件借助其广泛而深入的网格划分功能，支持结构、固体力学以及流体力学等领域的精准模拟与分析。网格划分作为有限元分析的基本预处理步骤，通过将连续的三维或二维几何体分解为离散的单体单元，为后续数值求解提供了结构化的计算框架。Ansys Workbench耦合的Manchical界面，提供了多样化的网格划分策略，充分满足了复杂几何模型的多层次设计要求。

网格划分方法详解

1. 自动网格划分（Automatic）：安斯系统地构建了一系列自动化工具，如AutoMesh、Patch Conforming、Mosaic等，可依据输入的几何模型和预先设定的网格参数，自动生成精确且成本效益高的网格结构。这一自动化流程大幅减少了人工设置的繁琐性，并简化了网格设计环节，特别适用于多样化几何模型的初探与优化。

2. 四面体网格划分（Tetrahedrons）：利用协调分片算法（PatchConforming）或独立分片算法（Patch Independent），支持对三维物体进行详尽的四面体单元划分。这一策略尤其适应于高度复杂且非规则几何结构的模型，如生物组织、机械零件等，为实现准确的模拟分析奠定了坚实基础。




3. 六面体网格划分（Hex Dominant）：专为广大三维几何问题量身打造，将区域划分为以六面体单元为主，辅以四面体单元作为过渡的结构。六面体网格不仅为模型提供了精确且高效的几何表示，还显著提升了整体仿真过程的计算效率，尤其在气体动力学和热传导等依赖精确边界条件的应用中脱颖而出。

4. 扫掠网格划分：在几何体具有明显对称特性的场合下，通过智能的网格生成路径，在原有几何形态上进行高效扫掠，生成精简且精准的网格设计。这种方法不仅节省了计算资源，还保有了关键几何特性的准确再现。适用于轴对称几何模型的设计与分析，如核电站部件、航空发动机等。

5. 多区域网格划分：面对复杂且多样化的几何模型时，采用多区域划分策略，将整体模型分解为多个独立但相互互联的子区域，针对每个区域运用最适合的网格划分技术。此方法可在确保整体结构简洁明了的同时，满足特定部分的高精度求解需求，提高了整体仿真工作的灵活性与效率。

6. 笛卡尔网格划分：专门针对规则几何结构的笛卡尔网格划分，使用正方形或矩形网格以标准化的方法对几何模型进行精确划分。此技术特别适用在规则方阵结构的分析中，如集成电路封装覆盖和建筑的平面区域划分。

7. 分层四面体网格划分（Layered Triangulation）：通过在关键区域添加额外的四面体层，增强局部网格密度，尤其适用于需要详细捕捉边界特征或特定区域高精度分辨率的场景。此策略能够有效提升目标区域的计算精度，却不影响全局计算效率。

选择与优化

在实际的工程仿真工作流程中，选择适当的网格划分方法需要综合考虑几何形状（如复杂度、边界条件）、问题类型（如稳态或瞬态分析）以及要达到的精度要求等因素。准确评估任务需求、分析特定几何特性的复杂度，并灵活地调整网格设置，是确保仿真结果准确可靠的关键步骤。优化网格设计的过程主要包括参数调整、网格细度优化和多区域协同管理，通过迭代调整以达到高性能与高精度的平衡点。