C3-实例-四面体网格自动生成ValveNaturalV10
TetGen用户手册中文版
一款优良的四面体格网生成和 3D Delaunay 三角剖分器
版本 1.5 用户手册 2012 年 11 月 5 日
Hang Si si@wias-berlin.de http://www.tetgen.osg c 2002 – 2012
周顺 陈强译 E_mail:shunzhou@ 2014 年 1 月
3 使用 TetGen.................................................................................................18
3.1 命令行语法..............................................................................................................18 3.2 命令行开关...............................................................................................................18 3.2.1 四面体格网化一个点集(-w, -v)...................................................................19 3.2.2 分段线性复合体(PLC)四面体格网化(-p, -Y).............................................21 3.2.3 生成优良格网 (-q).......................................................................................23 3.2.4 分配范围属性(-A)........................................................................................24 3.2.5 体积约束(-a).................................................................................................25 3.2.6 应用格网尺寸函数(-m)................................................................................25 3.2.7 重建四面体格网(-r) .....................................................................................25 3.2.8 插入附加点列表(-i)......................................................................................26 3.2.9 格网优化(-O)................................................................................................26 3.2.10 设置容差(-T) ..............................................................................................26 3.2.11 格网统计(-V)..............................................................................................27 3.2.12 其他选项.....................................................................................................27
自适应网格
ALE adaptive mesh单元：AC1D2, AC1D3, AC2D3, AC2D4, AC2D6, AC2D8, AC3D4, AC3D6, AC3D8, AC3D10, AC3D15, AC3D20, ACAX3, ACAX4, ACAX6, ACAX8CPS4, CPS4T, CPS3CPE4, CPE4H, CPE4T, CPE4HT, CPE4P, CPE4PH, CPE3, CPE3HCAX4, CAX4H, CAX4T, CAX4HT, CAX4P, CAX4PH, CAX3, CAX3HC3D8, C3D8R, C3D8H, C3D8RH, C3D8T, C3D8HT, C3D8RT, C3D8RHT, C3D8P, C3D8PH, C3D8RP,C3D8RPH从列表来看，ALE自适应网格不适用于壳（S4、S4R等），另外对于实体单元也不适用于四面体（C3D4）。
问题1: The requested number of domains cannot be created due to restrictions in domain decomposition.措施：job---Editjob---Parallelization---Number of domains: 设为1问题2：ALE算法和CEL算法有什么区别？措施：①CEL只能用于explicit，AEL在implicit（声畴、冲蚀、磨损）和explicit都能用；②ALE方法最初出现于数值模拟流体动力学问题的有限差分方法中。
这种方法兼具Lagrange方法和Euler方法二者的特长，即首先在结构边界运动的处理上它引进了Larange方法的特点，因此能够有效的跟踪物质结构边界的运动；其次在内部网格的划分上，它吸收了Euler的长处，即是使内部网格单元独立于物质实体而存在，但它又不完全和Euler网格相同，网格可根据定义的参数在求解过程中适当调整位置，使得网格不致出现严重的畸变。
tetgen手册
Tetgen 可以用来产生四面体网并且遵守格德洛内规则，四面体网格对有限元和有限体积法是非常有用的。
这个算法在当前研究领域具有领先水平。
文档简洁的介绍了一些可以被tetgen解决的问题，是一个非常详细用户指南。
读者从中不仅可以了解到怎样直接使用来自命令行的输入文件去产生四面体网格，而且还可以了解其他程序怎样调用tetgen关键词：四面体网格，Delaunay四面体化，有约束的Delaunay四面体化，网格质量，网格产生内容1、介绍1.1Delaunay三角形与空间多面体1.2有约束的Delaunay四面体化1.2.1分段线性复杂1.3四面体网格质量1.3.1 半径边缘比质量衡量标准2、入门指南2.1 编译2.1.1 unix/linux2.1.2 windows 9x/NT/2000/xp2.2 测试2.3 可视化2.3.1 tetview2.3.2 其他的网格可视化工具3、Tetgen使用3.1 命令行语法3.2 命令行开关3.2.1 –p 对一个PLC进行四面体化3.2.2 -q 网格生成质量3.2.3 -a 规定有限元3.2.2 -A 分配区域属性3.2.2 -r 重构或优化网格3.2.2 -i 插入一个点3.2.2 -T 设置公差3.2.2 -Y 边界禁止steiner点3.2.2 其他开关命令3.3 命令行举例3.3.1 产生Delaunay四面体3.3.2 产生带约束的Delaunay四面体3.3.3 网格质量、网格大小控制4、文件格式4.1 tetgen文件格式4.1.1 .nodes文件4.1.2 .poly文件4.1.3 .smeshs文件4.1.4 .ele文件4.1.5 .face文件4.1.6 .edges文件4.1.7 .vol文件4.1.8 .var文4.1.9 .neigh文件4.2 支持文件格式4.2.1 .off4.2.2 .ply4.2.3 .stl4.2.4 .mesh4.3 文件格式举例4.3.1 带两个边界标识的空间多面体4.3.2 带两个区域的空间多面体5、其他程序调用tetgen5.1 头文件5.2 调用方法5.3 tetgenio数据类型5.4 数据描述5.4.1 内存管理5.4.2 facet数据结构5.5 举例一些相关的扩展引用1、介绍Tetgen 程序可以对三维物体进行四面体剖分。
Workbench网格划分流程
Workbench网格划分流程网格划分的工作流程：1、确定物理场和网格划分方法1.1 确定物理场1 Mechanical结构；2 Nonlinear Mechanical非线性结构；3 Electromagnetics电磁场；4 CFD 计算流体动力学；5 Explicit显式动力学。
1.2 确定网格划分方法三维网格：（1）自动（automatic）（2）四面体（3）扫掠法（swept）（4）多域法（Multi Zone）（5）Hex Dominant（6）Cut cell（7）多面体网格（polyhedral）二维网格：（1）自动（2）三角形（3）四边形/三角形（4）四边形2、确定全局网格设置全局网格设置通常用于整体网格划分部署，主要包括尺寸函数、Inflation、平滑度、模型简化、参数输入、激活等。
2.1 尺寸函数1 Adaptive：先从边开始划分网格，再在曲率较大的地方细化边网格，接下来再生产面网格，最后生成体网格；2 Proximity and Curvature：兼具3和4的特点；3 Curvature：由曲率法面角确定细化边和曲面处的网格大小；4 Proximity：控制模型邻近区网格的生成，主要用于窄或薄处网格的生成；5 Uniform：统一划分网格，当然也不会根据曲率大小自动细化网格。
1 Relevance：指网格相关度，数值从-100～100代表网格由疏到密；2 Relevance Center：指网格的稀疏、中等、细化。
3、确定局部网格设置局部网格设置主要确定的参数有：sizing，contact sizing，refinement，face meshing,match control, pinch, inflation。
3.1 Sizing通过右键插入sizing，用来设置局部单元的大小。
1 Element Size：用于设置单元的平均边长；2 Sphere of Influence是指用球体来设定单元平均大小的范围，球体的中心坐标采用的是局部坐标系，所有包含在球内的实体，其单元网格大小均按设定的尺寸划分。
ICEM网格拓扑划分
2D网格1
M1 M2
2D网格2
M1
M2
O-grid
2D网格3
M1
M2
L-grid
2D网格4
M1
M2
2D网格5
初始块
Geometry 块
Blocking
遇折则劈o-grid
网格
实体
Pre_Mesh
多块的索引控制->方便选出特定块进行操作
2D网格6：外O-grid的应用
实体
1、建块： 选中高亮的块，勾选 around block；最后删除中间块 2、关联点线； 3、设置边上节点数
左键 中键
右键
转轮
单击并拖动 旋转 移动
单击
选择
（对某些功能单击并 拖动能框选）
确认
上下移动：缩放 水平移动：2D旋转
取消
缩放 ——
附录2：输出网格的方法
非结构网格： 如果四面体网格，生成网格后选择File——〉Export Mesh，选择求解器， solver选择autodyn ，autodyn patible file输出filename.k 不需要的网格 通过选择none进行屏蔽，比如，不需要壳网格shell elements 选择 none， 在这apply或ok。 如果是六面体网格，生成pre-mesh后，右键在这model tree——〉 Blocking——〉pre-mesh，选择 Convert to unstruct mesh；然后选择 File——〉Export Mesh 。solver选择autodyn ，autodyn patible file输出 filename.k 不需要的网格通过选择none进行屏蔽，比如，不需要壳网格 shell elements 选择 none，在这apply或ok。
04 - FLAC3D 6.0 网格划分
• Geometry import • Zone densify range geometry-distance • Zone group range geometry-space count odd
网格检查
• Zone attach <keywor建 点线 网格 文件名 导入DXF 工具 生成 网格 调整 纵面 模型 视图 生成 删除 选择 中间点 查看 正面 生成building 分组 视图 blocks
Model Pane编辑模型
选择 图层 根据颜 色隐藏 隐藏 查询 量尺 分组/加密/结构单元生成 消歧 选择 显示 全显 居中 自动划分 面组件
ITASCA系列软件培训
FLAC3D 6.0 培训教程
Mesh Generation
ITASCA（武汉）咨询有限公司
模型前处理
• 内置模型库建模：命令流 • 人机交互式建模
a) Extrusion b) Building Blocks
• 外部网格导入建模：
a) ABAQUS/ANSYS b) Griddle/BlockRanger
网格加密
• 一般范围加密：
– Zone densify <keyword> range
• 基于图形文件的加密：
– Zone densify segments repeat…
range geometry-distance name … gap 0
例子演示：矿体加密
geometry
FLAC3D Model
生成 单元
Building Blocks建模
导入几何数据并生成单元或块体
Building Blocks建模
导入块体集
Building Blocks建模
COMSOL3.5重要案例——网格的扫掠
案例—薄层扩散本例说明如何使用一致边界条件将两个分离的几何结构连接成一个3D的薄层扩散模型，它还说明了使用不同类型的网格单元，对于这种薄层结构，使用砖形和棱柱形单元极大地减少了自由度（DOF）的数量。
要了解更多的关于网格单元和网格剖分选项，请参考 COMSOL Multiphysics用户指南的“网格剖分”。
本例中通过使用砖形和棱柱网格，而不是使用非结构化四面体网格，可以极大地减少自由度数（DOF），从而节省计算时间。
使用这种方法，本例中的DOF只有2300左右。
而使用缺省的四面体网格则需要大约18,000左右的DOF。
模型处理的是一个单物质扩散，因变量是浓度 c 。
除了入口和出口，其他所有边界均为绝缘边界。
入口浓度为 c 0 ，出口（底面）是向外通量− r surf c/c 0 (COMSOL Multiphysics定义向内通量为正)，其中r surf 是表面反应速率。
在底板上考虑采用一个有效扩散系数来处理多孔性。
Table 15-2列出了模型采用的所有材料属性。
上下两个部分界面上的条件为两侧的浓度 c 相等。
模型库路径： COMSOL_Multiphysics/Diffusion/thin_layer_diffusion8画一个圆心位于(3e-6, 3e-6)，半径为2e-6的圆C1，点击绘图工具条上的椭圆/圆 (以圆心)按钮，然后使用鼠标右键在绘图区中画出这个圆。
3点击确定，将上述四边形网格向 z 方向拉伸-0.4微米，从而创建一个新的3D几何的砖形网格，Geom3 (3D)。
5点击确定，将三角形网格向 z 轴方向拉伸0.2 μ m，从而在一个新的3D几何Geom4 (3D)中建立了一个棱柱网格。
marc有限元软件-网格生成
3 3 网格生成网格生成（MESH GENERATION）菜单用于建立和/或修改模型的几何形状或有限元模型。
网格生成菜单由以下子菜单和命令构成。
命令说明Mentat 3.1Main Menu ArrayMesh Generation图3.1 网格生成菜单命令说明Mentat 3.1Main MenuMesh Generation 节点（Nodes）在某一特定位置加一个节点。
注意：节点的坐标为当前所定义的坐标系。
缺省设置为总体直角坐标系。
如果GRID按钮被激活，则可以用鼠标在屏幕上直接点节点的位置。
从模型中删除节点。
必须指定一系列要删除的节点。
只有那些与单元没有联系的节点才可以被删除掉。
在删除节点之前一定要先将与其有关联的单元删掉。
对已存在的节点重新定位。
必须选择节点并输入新的坐标值。
显示被选择节点在总体坐标系和用户坐标系下的x、y、z坐标值。
单元(Elements)将单元加到当前的模型中去。
所加单元的类型取决于当前所定义的单元阶次。
选择相应的节点以定义单元的拓扑关系。
定义单元所需的节点数目取决于单元的阶次。
如果GRID按钮被激活，则可以用鼠标来添加单元。
如果选择的几何点上没有定义节点，则节点将会被自动建立。
注意：定义二维单元时必须注意要按逆时针方向在x-y或z-r 平面内选节点。
命令说明Mentat 3.1Main Menu ArrayMesh Generation从模型中删除单元。
必须选择要删除的单元。
重新定义单元中的节点连接情况。
旧节点将从单元中被去除，但仍然保留在模型中。
使用清除节点(SWEEP NODES)命令可以将多余的节点从模型中删除。
使用编辑(EDIT)命令时必须选择要修改的单元以及新的节点号。
显示所选单元的信息。
可以显示单元号、单元阶次、单元类型。
另外单元的节点连接情况也会被显示出来。
几何点(Points)在网格的某一特定位置加一个几何点。
注意：点的坐标为当前所定义的坐标系。
缺省设置为总体直角坐标系。
第3章CONVERGE表面错误修复
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Chapter_3. 表面エラーの修正
3-2-1. 移动网格固有的表面要素要求 • 移动边界面（活塞和阀门等）的处理
– 作为边界条件，指定“移动边界”这个东西。 – 根据事先指定的移动条件，移动Original的STLsurface。 – 因为‘移动边界’的节点移动，所以相邻的‘固定边界’的相邻要素的 形状会改变。“ – 流体要素会根据变更的表面STL再生成。
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Chapter_3. 表面エラーの修正
3-3-2. 错误诊断
• 诊断表面错误。
“診断ツールドック”が ひらきます
1
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Chapter_3. 表面エラーの修正
表面形状文件要求
• 表面形状必须是以下状态。
– 活塞位置是BDC（活塞BDC）位置。 – 阀门（进气、排气）是最小升程位置。 – 但是，阀门面和sheet面不能接触。在「Chapter_5．领域（region）」中说明
BDC
最小升程位置
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3-1-4. Overlapping 和Zero volume
• Overlapping在GUI中用粉色表示 • Overlapping如果不能通过诊断工具诊断的话，就不能用粉色表示。
Overlapping
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ANSYS-Workbench-网格划分
b) Curvature：是由曲率法确定、细化边和曲面处的网格大小
c) Proximity：是控制模型邻近区网格生成，主适用于窄、薄处网格的 生成。
确定全局网格的设置
d. Proximity and curvature：具有proximity和curvature二者的特点， 但所消耗的时间也多。
• 设置合适的全局网格参数可以减小后面具体网格参数的设置工作量， 对于结构场，其详细栏见上个PPT的mechanical，下面以结构分析为 例对其展开描述。Mechanical中的尺寸函数（sizing）下参数项是高 级尺寸函数（advanced sizing function,简称ASF）,这主要是控制 曲线、面在曲率较大的地方的网格。具体选项有：
Hex-Dominant网格
多域扫掠型
• 多域扫掠型（Multizone Sweep Meshing）主要用来划分六面体网格。 其特点就是具有几何体自动分解的功能，从而产生六面体网格。如下 图所示左边的几何体，若以常规的方式想划分成全六面体网格，则需 要先将几何体切分成四个规则体后，再扫掠成六面体网格。然而在 workbench中，只要直接使用多域扫掠法，程序就能自动处理划分成 六面体网格。
认识网格划分平台
网格文件具体地说主要有两类：有限元分析网格和计算流体力学 的网格。
认识网格划分平台
• 对于三维几何体，ANSYS共有下面六种不同的划分网格法
认识网格划分平台
• 对于二维几何体ANSYS有以下几种不同的划分网格法。
典型网格划分法
• 主要内容
四面体网格
• 在三维网格中，相对而言四面体网格划分是最简单的。在workbench 中，四面体网格的生成主要基于两种方法：RGRID算法和ICEM CFD tetra算法，具体如下：