流体有限元分析的网格评价标准.pdfVIP

基于ANSYSWorkbench流体有限元分析的网格质量评价

ANSYSWorkbench的网格剖分平台有两个：一个是集成在Workbench平台上的高

度自动化网格划分工Meshing，另一个是高级专业几何网格划分工ICEMCFD。

一、Meshing网格评估统计

Meshing网格设置可以在Mesh下进行操作，单击模型树中的Mesh图标，在出现的

【Detailsof“Mesh”】参数设置面板中的【Statistics】中进行网格统计及质量评价的相

关设置，图1【Statistics】面板，显示了Nodes节点数、Elements单元数、MeshMetric

网格质量等。

图1【Statistics】面板

用Meshing进行网格划分完成后，可以在MeshMetric下拉菜单中选择相应的网格

质量检查工来检查划分网格的质量好坏。对于用于流体分析的的网格，一般在此检查

Skewness（偏斜）和Orthogonal（正交品质）。

Skewness的值位于0和1之间，0最好，1最差。流体分析的网格一般保证其值最大

值（Max）小于0.95，如图2所示。

图2查看网格Skewness值

Orthogonal的值位于0和1之间，0最差，1最好。流体分析的网格一般保证其值最

小值（Min）高于0.1，如图3所示。

图2查看网格Orthogonal值

二、ICEMCFD网格检查及评价

ICEMCFD的网格质量检查，可通过【EditMesh】菜单下的【DisplayMeshQuality】

查询（划分结构化网格时，【Blocking】菜单下也有相应的按钮）。流体分析时（结构化

网格）用的最多的determinant2×2×2，角度angle检查作辅助参考：

图3DisplayMeshQuality

行列式：determinant

行列式检查通过计算每一个六面体的雅可比行列式值然后标准化行列式的矩阵来表征

单元的变形。值1表示理想的六面体立方块而0表示有负体积的反立方体。网格质量

以x轴表示，所有的单元在0到1间。如果某单元行列式的值0，这个立方块则有一个

或多个退化的边。通常，尽量保证行列式的值在0.4以上。图中以y轴表征单元的数目，

尺度范围从0到柱条高度表示的值，质量的分辨率由定义的柱条的数目来确定。

图4determinant2×2×2网格检查

角度：angle

有资料说最好大于18度，大于30度会非常好，但是非常复杂的区域的话，4.5度以

上也能计算，控制求解有些技巧。角度选项检查每个单元中内角从90度的最大角度背离，

各种求解器对内角检查有不同容忍限度，如果单元是扭曲的，而且内角很小，求解的精度

就会下降。

图5角度angle检查

三、网格质量对于计算收敛的影响

高Skewness的单元对计算收敛影响很大，很多时候计算发散的原因就是网格中的仅

仅几个高Skewness的单元。

举个例子：共有112,000个单元，仅有7个单元的Skewness超过了0.95，在进行到

73步迭代时计算就发散了！

高长宽比的单元使离散方程刚性增加，使迭代收敛减慢，甚至困难。也就是说，Aspect

Ratio尽量控制在推荐值之内。

四、网格质量对精度的影响

相邻网格单元尺寸变化较大，会大大降低计算精度，这也是什么高连续方程残差的

原因。网格线与流动是否一致也会影响计算精度。

五、网格单元形状的影响

非结构网格比结构网格的截断误差大，因此，提高计算精度计，请大家尽量使用结

构网