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Ansys Workbench扫掠网格划分方法

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Ansys Workbench网格划分法有很多种，如扫掠法、多区法等，其中扫掠方法应用很广泛，多数规律而整齐的六面体网格都是通过扫掠方法得到的。ICEM中有名的O形网格划分、Y形网格划分，都是智能分区加上扫掠（映射）得到的。

所谓扫掠就是拉伸或者投影低一维的网格生成高一维的网格，在有的时候也叫映射网格划分或偏移网格划分。扫掠的核心就是智能分区和几何简化，关键是找到合适的扫掠路径。本文以图1所示多通管道为例，详细讲解ANSYS Workbench扫掠网格划分方法。

Fig. 1 多通管道三维模型

Step 1：在Solidworks、UG等专业三维建模软件环境下，利用基准平面、分割、组合等功能，将多通管道沿轴线和相贯线切分成多实体零件，如图2所示。

Fig. 2 智能分区

Step 2：将模型导入到Ansys Workbench中，右击Mesh—>Show—>Sweepable Bodies—>查看可以进行扫掠的实体，此时可以进行扫掠的实体将呈现为绿色。

Fig. 3 查看可扫掠的实体

Step 3：当出现不能扫掠的体时（原因可能是含有圆角、倒角等破坏了扫掠规则），可以通过插入虚拟拓扑去掉这些小碎边、小特征等，然后再次进行扫掠检查。

Fig. 4 虚拟拓扑创建方法

Step 4：右击分析树中的Mesh，选择Method，在下面的Method选项卡中选择Sweep。图形窗口选中扫掠网格划分的实体，单击下方面板Geometry中的Apply。

Fig. 5 设置网格划分方法

Step 5：单击分析树中的Sweep，然后在下方面板中设置Src/Trg Selction为Automatic（自动）或Manual Source（手动，需要在图形窗口选择可扫掠的源面）。

注意：如果是薄壁模型，补充设置薄层扫掠Src/Trg Selction 为 Automatic Thin（自动薄层扫掠），沿厚度的单元层数Sweep Num Divs=某一数值，得到薄层扫掠网格。

所谓源面和目标面就是扫掠开始的面和结束的面，当选择不同的源面和目标面时，扫掠的结果也会有所不同。扫掠先划分“源面”再延伸到“目标面”，其它面叫做侧面。“扫掠方向”或“路径”由侧面定义，源面和目标面间的单元层是由插值法而建立并投射到侧面。

来源：纵横CAE

主动出击，逆流而上！CAE仿真一个精子的升级之路

每一次的尝试受孕，会有多达3亿个精子在宫颈口处射出。然而，据不完全统计，约六分之一的夫妇患有不孕不育症。长期以来，科学家尝试通过计算流体力学（CFD）来研究精子运动规律，解释人类受孕机理，揭示精子的升级之路。研究表明，一个人类精子要从数亿同类中脱颖而出达成自身使命，必须穿过充满高粘度非牛顿液体和潜在敌对免疫细胞的女性生殖系统，移动相对于自身体长数千倍的距离。绝大多数精子甚至无法到达输卵管，更不用说受精了。在大家印象中，精子运动就跟小蝌蚪一样，做的是一种对称游动。然而，科学家发现那种对称的尾部摆动只是一种幻觉。精子运动其实是这样的：类似小电钻一样，自身附加旋转，凭借着非对称的游动，顺利抵达自己的温床。精子运动是一个复杂的生物学过程，涉及到生物力学、流体力学等多学科知识。CFD研究主要考虑非牛顿流体力学以及流固耦合作用。精子游动的雷诺数Re为0.01左右，粘性力远大于惯性力。同时忽略对流项，使N-S方程线性化为Stokes方程。正常人类精子体长约60μm，其中鞭毛长约55μm，能在流体中产生有节律的波动推动自身迁移。因此，构建精子运动模型时，通常将精子视为一根连续分布离散点连接构成的摆动细丝，指定各点之间相对运动规律来产生鞭毛波动效果。非牛顿流体也称为粘弹性流体，其粘度与剪切速率不成正比。一般的CFD研究将精子的流动环境简化为牛顿流体，但精准性未知。有研究发现非牛顿流体会促进精子间吸引与聚集。此外，精子游动速度及效率也会受到非牛顿流体的粘弹性系数的影响。精子运动的导航机制包括趋化性、趋温性、趋流性、近壁作用几个方面。趋温性是精子能够感受周围环境温度，并朝温度更高地方游动的特性。趋流性则是精子感知周围流体的流动状态来调节自身运动的一种特性，精子具有逆流而上的负趋流性。精子在有界区域游动过程中倾向于靠近壁面游动，进而使得精子能够在生殖道内依靠壁面引导游动方向。上图展示了人类精子在低粘度和高粘度流体中的游动情况，说明了人类精子在女性生殖系统的粘性液体中时，精子尾部呈现独特的曲折波形。值得注意的是，尽管液体的粘性阻力超过水的100倍，人类精子在其中的游动速度与其在体外受精的含水介质中的速度相似。宫颈粘液阻力是精子前进的绊脚石，即使在最佳条件下，一般也只有0.1％的精子能够到达子宫颈管。为了到达卵子将遗传信息传给下一代，精子主动出击穿过高粘度的非牛顿液体和潜在的敌对免疫细胞。主动出击，逆流而上！人生不如意时，多学一学精子，不要自暴自弃！声明：本文相关内容整理自网络，并不意味着支持其观点或证实其内容的真实性。版权归原作者所有，如转载稿涉及版权等问题，请立即联系我们删除。来源：纵横CAE