3.3 网格参数设置
在利用ANSYS Workbench进行网格划分时，可以使用默认的设置，但要进行高质量的网格划分，还需要用户参与到网格的详细参数设置中去，尤其是对于复杂的零部件。
网格参数是在参数设置区进行的，同时该区还显示了网格划分后的详细信息。参数设置区包含Diplay（显示）、Defaults（默认设置）、Sizing（尺寸控制）、Inflation（膨胀控制）、Advanced（高级控制）、Statistics（网格信息）等信息，如图3-9所示。
图3-9 网格参数设置
划分网格目标的物理环境包括结构分析（Mechanical）、非线性结构分析（Nonlinear Mechanical）、电磁分析（Electromagnetics）、流体分析（CFD）、显示动力学分析（Explicit）等，如图3-10所示。设置完成后会自动生成相关物理环境的网格（如Mechanical、FLUENT、CFX等）。
图3-10 目标物理环境
在划分网格时，不同的分析类型需要有不同的网格划分要求，结构分析使用高阶单元划分较为粗糙的网格，CFD要求使用好的、平滑过渡的网格、边界层转化，不同的CFD求解器也有不同的要求，如表3-1所示。在网格划分的物理环境设置完成之后，需要设定物理优先项，划分后的网格如图3-11～图3-14所示。
表3-1 不同的物理环境在默认设置下的网格特点
图3-11 Mechanical默认网格
图3-12 CFD默认网格
图3-13 Electromagnetics默认网格
图3-14 Explicit默认网格
3.3.1 默认参数设置
关于默认参数的设置（Defaults）在前面的小节中已经介绍过了，这里仅介绍Relevance（相关性）及Relevance Center（关联中心）两个选项，如图3-15所示。虽然Relevance Center是在尺寸参数控制选项里设置的，但由于Relevance需要与其配合使用，故在此一起介绍。
图3-15 默认参数设置
其中Relevance（相关性）是通过拖动滑块来实现网格细化或粗糙控制的，而Relevance Center（关联中心）有Coarse、Medium、Fine三个选项进行选择控制，效果如图3-16所示。
图3-16 Relevance及Relevance Center参数设置效果
3.3.2 尺寸控制
尺寸控制（Sizing）是在参数设置区进行设定的，尺寸控制包含的选项如图3-17所示。
图3-17 尺寸控制参数设置
● 全局尺寸控制：Element Size（单元尺寸）用来设置整个模型使用的单元尺寸。该尺寸将应用到所有的边、面和体的划分中。当在Sizing面板的Use Advanced Size Function下选用高级尺寸功能时，该选项将不会出现。
技巧提示
默认值是基于Relevance和Initial Size Seed（初始尺寸种子）的，在Element Size中可输入网格划分时需要的值，用于提高网格质量。
● 初始尺寸种子：Initial Size Seed（初始尺寸种子）用来控制每一个部件的初始网格种子，此时已定义单元的尺寸会被忽略，它包含Active Assembly、Full Assembly、Part三个选项。
➢ Active Assembly（有效组件）：该选项为默认选项，初始种子放入未抑制部件，网格可以改变。
➢ Full Assembly（整个组件）：选择该设置时，不考虑抑制部件的数量，初始种子放入所有装配部件。由于抑制部件的存在，网格不会改变。
➢ Part（部件）：选择该设置时，初始种子在网格划分时放入个别特殊部件。由于抑制部件的存在，网格不会改变。
● 平滑网格：平滑（Smoothing）是通过移动周围节点和单元的节点位置来改进网格质量的，包含Low、Medium、High三个选项可供选择。
● 过渡：过渡（Transition）用于控制邻近单元增长比，包含Fast、Slow两个选项可供选择。通常情况下，CFD、Explicit分析需要缓慢产生网格过渡，Mechanical、Electromagetics需要快速产生网格过渡。
● 跨度中心角：跨度中心角（Span Angle Center）用来设定基于边细化的曲度目标。控制网格在弯曲区域细分，直到单独单元跨越这个角，包含Coarse（粗糙：60°~91°）、Medium（中等：24°~75°）、Fine（细化12°~36°）三个选项可供选择，不同的跨度中心角的效果如图3-18所示。
图3-18 不同跨度中心角对比
技巧提示
跨度中心角（Span Angle Center）只有在Use Advanced Size Function关闭时方可使用。
1．高级尺寸控制
在无高级尺寸功能时，可根据已定义的单元尺寸对边划分网格；而在有高级尺寸控制时，Curvature和Proximity可以对网格进行细化，对缺陷和收缩控制进行调整，然后通过面和体网格划分器进行网格划分。
高级尺寸控制是通过在Sizing面板的Size Function进行开启控制的，高级尺寸功能包括Adaptive（自适应）、 Proximity and Curvature（近似和曲度）、Curvature（曲度）、Proximity（近似）以及Uniform（均匀）5个选项，如图3-19所示，选择不同的选项时参数设置也会不同，如图3-20所示为选择Proximity and Curvature时的参数设置列表，如图3-21所示为选择Uniform时的参数设置列表。
图3-19 高级尺寸功能
图3-20 Proximity and Curvature参数设置列表
图3-21 Uniform参数设置列表
2．局部尺寸控制
根据所使用的网格划分方法，可用到的局部网格控制的尺寸包括Method（方法）、Sizing（尺寸）、Contact Sizing（接触尺寸）、Refinement（细化）、Mapped Face Meshing（映射面划分）、Match Control（匹配控制）、Pinch（收缩）及Inflation（膨胀）等。
插入局部尺寸的方法有两种：通过Mesh工具栏插入局部尺寸控制，如图3-22所示；通过快捷菜单插入，如图3-23所示。
图3-22 Mesh工具栏
图3-23 Mesh快捷菜单
插入局部尺寸后，在参数设置栏的Defination（定义）中默认会出现Element Size（单元尺寸）选项，如图3-24所示，该选项可以定义体、面、边或顶点的平均单元边长。当Type（类型）选择Sphere of Influence（球体内）时可以设定平均单元尺寸，如图3-25所示。
图3-24 默认参数设置
图3-25 选择Sphere of Influence
技巧提示
各选项的不同取决于所作用的实体，若同时使用了高级尺寸功能，各选项也会不同，在此不再赘述。
3.3.3 膨胀控制
膨胀控制（Inflation）是通过边界法向挤压面边界网格转化实现的，主要应用于CFD（计算流体力学）分析中，用于处理边界层处的网格，实现从膨胀层到内部网格的平滑过渡，其中包括纯六面体及楔形体等，但这并不表示膨胀控制只能应用于CFD，在固体力学的FEM分析中，亦可应用Inflation法来处理网格。
1．膨胀选项
Inflation Option（膨胀选项）包括Smooth Transition（平滑过渡）、Total Thickness（总厚度）、First Layer Thickness（第一层厚度）等选项，如图3-26所示。
图3-26 膨胀选项
（1）平滑过渡
该选项为默认选项，如图3-27所示，表示使用局部四面体单元尺寸计算每个局部的初始高度和总高度，以达到平滑的体积变化比。每个膨胀的三角形都有一个关于面积计算的初始高度，在节点处平均。这意味着对于均匀网格，初始高度大致相同，而对于变化网格，初始高度是不同的。
图3-27 Smooth Transition默认选项
选择Smooth Transition时，Transition Ratio（过渡比）选项会出现，用于设置膨胀的最后单元层和四面体区域第一单元层间的体尺寸改变。
技巧提示
当求解器设置为CFX时，过渡比的默认体为0.77，对于其他物理选项（包括Solver Preference设置为Fluent的CFD），过渡比的默认值为0.272。这是因为Fluent求解器是以单元为中心的，其网格单元等于求解器单元，而CFX求解器是以顶点为中心的，求解器单元是由双重节点网格构造的，因此会发生不同的处理。
（2）总厚度
Total Thickness（总厚度）用来创建常膨胀层，其参数如图3-28所示。可用Number of Layers的值和Growth Rate来控制，以获得Maximum Thickness值控制的总厚度。不同于Smooth Transition选项的膨胀，Total Thickness选项的膨胀的第一膨胀层和下列每一层的厚度都是常量。
图3-28 Total Thickness选项
（3）第一层厚度
First Layer Thickness（第一层厚度）用来创建常膨胀层，其参数如图3-29所示。可使用First Layer Height、Maximum Layers和Growth Rate控制生成膨胀网格。不同于Smooth Transition选项的膨胀，First Layer Thickness选项的第一膨胀层和下列每一层的厚度都是常量。
图3-29 First Layer Thickness选项
2．膨胀运算法则
膨胀运算法则（Inflation Algorithm）包括Pre（前处理）、Post（后处理）两个选项，如图3-30所示，各选项的使用方法如下。
图3-30 膨胀运算法则
● Pre（前处理）：是TGrid算法，该算法是所有物理类型的默认设置，运算时首先进行表面网格膨胀，然后生成体网格。前处理可以应用于扫掠和2D网格划分，但不支持邻近面设置不同的层数。
● Post（后处理）：是ICEM CFD算法，该算法是使用一种在四面体网格生成后作用的处理技术，只对Patching Conforming和Patch Independent四面体网格有效。
3.3.4 网格信息
网格信息（Statistics）用来统计网格划分的结果，主要包括Elements Quality（单元质量）、Aspect Ratio（面比例）及Jacobian Ratio（雅可比比率）等方面的内容，如图3-31所示，这里不再详细讲解。
图3-31 网格信息
技巧提示
关于Advanced（高级控制）及其余相关参数含义请参考ANSYS帮助文件，由于篇幅所限，这里不再赘述。