Ansys Fluent Meshing与Ansys Meshing比较

如果你曾涉足计算流体力学（CFD），你知道网格划分过程可能很费劲，但对求解时间和求解精度至关重要。你可能也注意到，有很多网格工具可供选择，但哪一种工具更适合，这是一个值得研究的问题。

Ansys Meshing和Ansys Fluent Meshing是常用的两种Ansys网格划分工具。因此，了解两者之间的共性和差异是很有用的。新用户（和现有用户）的常见问题有：

• 这两个工具如何适应Ansys CFD工作流程？

• 这两种工具有何不同？

• 什么时候一种工具比另一种更适用？

让我们从这两个软件如何适合Ansys CFD工作流程开始。特别是，让我们介绍一下两者是如何与Ansys Workbench集成的。

 Ansys Meshing与Workbench集成 

Ansys Meshing是Workbench环境的主要部分。它的网格设置允许您为电磁学、结构FEA、CFD等定制网格。可以将网格组件拖到项目上，或将其作为分析系统的一部分引入。下图显示了Workbench中的Ansys Meshing组件以及带有Ansys Meshing的CFD分析系统。它是无缝的。

 Ansys Fluent Meshing与Workbench集成 

许多用户在独立模式下使用Fluent Meshing进行网格划分，而不是将Workbench作为“新Fluent体验工作流”的一部分。然而，在Workbench中也可以使用Fluent Meshing。可以将Fluent Meshing导入Polyflow和CFX，而不仅仅是Fluent。注意，要做到这一点，必须在工作台选项中启用beta特性，如下图所示，以允许Fluent Meshing和Polyflow或CFX之间的连接。

 网格拓扑 

网格划分的基础是单元拓扑。首先需要注意的是，Fluent Meshing是一种严格的三维网格划分，而Ansys Meshing可以生成二维和三维网格。在3D中，这两种工具都可以使用四面体、六面体、棱柱/楔形和金字塔网格元素生成网格。Fluent Meshing的马赛克网格技术通过利用共形多面体元素使自己与众不同。多面体比四面体有很多优点，因为它们大大减少了单元数，提供了良好的梯度计算，因为有额外的面，同时对于复杂的几何图形仍然很容易使用。

 保角网格与非保角网格 

请记住，并非所有CFD工具都与非保角网格兼容。注意，保角网格将每个节点与相邻单元中的一个节点进行匹配。Ansys CFD工具可以处理界面处的非保角网格映射，即粗实体网格与细流体网格的界面。然而，CFX和Polyflow与非保角网格结构不兼容，例如具有1/8八叉树转换的标准Fluent Meshing六角形核网格。不过，不用担心，Fluent Meshing用户现在可以通过高级设置“避免1/8八叉树过渡”轻松地用金字塔填充这些过渡，从而实现保角网格结构。

 体网格方法 

这两种工具中可用的体积网格方法有一些共同点，但也有显著差异。通常，决定使用哪种工具取决于哪种网格方法最适合您的几何体和约束条件，如计算能力、项目截止日期、精度要求等。例如，如果你的经理来到你的办公桌旁，告诉你他想在一天结束前对通过歧管的压降进行粗略估计，你可能没有时间来划分具有完美边界层分辨率的结构化网格。下图提供了两种工具中可用方法的高级比较，您应该使用它们来规划CFD模型。

Ansys Meshing体网格划分方法

Ansys Fluent Meshing体网格划分方法

 网格划分工作流程 

那么如何使用这些工具呢？接下来让我们回顾一下这一点，因为虽然一般步骤相似，但从cad到完成网格的工作流却有很大的不同。

• Ansys Meshing工作流程

我将Ansys Meshing工作流程总结为灵活的、参数化的和迭代的。它的灵活性在于，您可以混合/匹配不同实体的网格方法，并根据需要对它们进行排序。您对网格的控制可以简单到全局网格控制默认值，也可以精细梳理并按任意顺序指定边、节点、面、主体大小等，以精确地在您想要的位置实现网格细化。它是参数化的，因为您可以让所有控件由用户定义的名称选择驱动。可以通过工作表工具根据大小/位置/关联性自动选择这些名称，从而允许您更新几何图形并使网格设置在其中传播。最后，它是迭代的，因为您可以为模型的各个部分生成网格，检查质量，并进行迭代，直到网格准备好进行分析。

• Ansys Fluent Meshing工作流程

Fluent meshing提供了两种基于任务的工作流，它们涵盖了大多数用例：Watertight和Fault-Tolerant。这些工作流指导用户一步一步地完成网格划分过程，从几何图形开始，导入并以体积网格生成结束。这些工作流是可自定义的，可以保存以在将来的分析中重新使用。

下图从较高的层次比较了这两个工作流。顾名思义，Watertight工作流用于相对干净的流体和/或实体几何体。大多数用户在有幸拥有干净的几何图形或在使用Ansys Spaceclaim中的功能强大的几何图形清理工具后选择此工作流。

然而，有时CAD是非常脏的和/或由许多部分组成，这使得它是一项艰巨的任务来清理。fault-tolerant网格（FTM）工作流在这里非常出色。FTM可用于所有主要的CAD格式，如STL、JT等。为外部流应用可视化FTM的最佳方法是对汽车进行收缩包装。对于内部流动，图片在零件内部吹气球。“包装”过程掩盖了CAD中的小泄漏和错误。使用包裹构建曲面网格，然后构建体积网格。

 可用性功能 

下图列出了两个工具中一些值得注意的可用性特性，在决定哪个工具最适合项目时需要考虑。这个列表当然不是详尽无遗的，但是当涉及到有效的网格体验时，这些列表是值得注意的。

 总结 

总之，Ansys Meshing和Fluent Meshing都生成了高质量的网格，为高效、准确的CFD分析提供了方便的可用性特征。

两者的显著区别包括：

• 单元格类型/方法：

• Fluent Meshing的马赛克使平行多边形六角形网格结合了高几何保真度，网格质量和快速求解时间。

• Ansys Meshing扫掠和多区域网格划分使用户能够创建具有直观控制和灵活性的结构化（主要）六角形网格。

• 工作流

• Fluent Meshing的基于任务的工作流易于使用，并适合最常见的CFD应用。

• Ansys Meshing提供了一个灵活的环境，允许用户利用基于智能物理的全局控制，同时还提供了详细的局部网格控制。

• 可用性特征

• Fluent Meshing提供了创建自定义工作流的能力，这些工作流可以包括日志文件、本地大小调整和自动网格改进任务。

• Ansys Meshing工作表支持基于网格控制的大小、位置或拓扑的网格操作记录和名称选择定义。

一些读者可能仍然对这个这样问题的答案感兴趣：我应该使用哪个工具？这取决于：

• 当使用Fluent求解时，Poly-Hexcore网格拓扑提供了一个明显的优势，使得Fluent Meshing成为可能的选择。

• 当使用CFX或Polyflow时，仍然可以在Fluent Meshing中使用保角六边形网格或四面体网格，但是Ansys Meshing与CFX/Polyflow的强大集成使其成为首选工具。

• 如果需要或首选结构化六边形网格以最小化网格尺寸或将网格与到处的流动方向对齐，则Ansys Meshing通过扫描或多区域网格划分为这种拓扑提供了更友好的环境。