【HyperMesh宝典】之四面体网格划分
本文摘要（由AI生成）：
文章主要介绍了四面体网格划分在HyperMesh中的简单方法，包括基本思路、基本要求、实例说明等。四面体网格划分的基本思路是先划分外表面的三角形网格，然后由外向内生成四面体网格。对外表面的三角形的基本要求有：精确捕捉几何特征、形成封闭空间、单元质量不能太差、相邻单元的法向夹角不能太小、相邻两片外表面之间的距离不能太小。实例说明部分以一个简单的结构四面体的例子来说明四面体网格划分的过程。
陈康肃公善射，当世无双 ，公亦以此自矜。尝射于家圃，有卖油翁释担而立，睨之久而不去。见其发矢十中八九，但微颔之。康肃问曰：”汝亦知射乎？吾射不亦精乎？”翁曰：”无他， 但手熟尔。”康肃忿然曰：”尔安敢轻吾射！”翁曰：”以我酌油知之。”乃取一葫芦置于地，以钱覆其口，徐以杓酌油沥之，自钱孔入，而钱不湿。因曰：”我亦无他，惟手熟尔。”康肃笑而遣之。此与庄生所谓解牛斫轮者何异？
——《卖油翁》
宋 · 欧阳修
即使在看起来完全不相干的领域，很多道理也依然是相通的。卖油翁和解牛、斫轮者都是特定领域的大师。看似很简单的事情也存在很高深的境界。很多诀窍都有其不可言传之处，只能在实践中去感悟。
四面体网格划分在HyperMesh中可以说是非常简单的。基本思路是先划分外表面的三角形网格，然后由外向内生成四面体网格。对外表面的三角形的基本要求有：
精确捕捉几何特征；
形成封闭空间；
单元质量不能太差；
相邻单元的法向夹角不能太小；
相邻两片外表面之间的距离不能太小。
实例说明
实例说明
用一个简单的结构四面体的例子来说明。
Step1
Step2
因为该模型没有自由边，点击find edges后，屏幕左下角会显示：
如果有自由边，那边使用几何/网格编辑工具修复，再检查T型连接。
因为该模型没有T型连接，点击find edges后，屏幕左下角会显示：
如果有T型连接，那边使用几何/网格编辑工具修复。
Step3
如果是结构四面体，使用如下设置可以直接生成四面体，这里我们让程序自动将四边形切割成三角形。
或者先在split面板将四边形切割成三角形。
如果是CFD分析用的体网格，需要先在CFD tetramesh面板生成边界层。
对于复杂流体空间，可以使用1st cell height calc按钮计算第一层边界层的厚度。
在生成CFD体网格的面板里面需要分别指定有边界层和无边界层的2D网格。
设置完毕后点击mesh按钮进行划分，结果如下：
CFD网格通常要求在几何突变处或者曲率较大的区域进行局部细化，automesh面板的surface deviation子面板可以满足这些要求，第三列绿色的refine按钮可以选择几何特征进行进一步地细化。
Tetramesh面板有几个比较重要的选项
Tetramesh面板有几个比较重要的选项
1
速度/质量选项
1
速度/质量选项
通常选择质量优先，只有当单元数量极大（比如大于几千万或上亿）才采用速度优先。
2
插值算法
2
插值算法
网格质量要求较高时（或者想达到希望的质量要求有困难时）选择Interpolate算法；希望得到高质量流体边界层时可以采用Octree based算法。
在拓扑优化设计空间定义时可以采用user Controlled方法得到内外大小一致的四面体网格，设置方法如下图：
和standard选项的对比如下：
实际中可能碰到的问题
实际中可能碰到的问题
问题1
模型没有自由边和T型连接，但是划分四面体失败。
模型没有自由边和T型连接，但是划分四面体失败。
这种情况通常在复杂的结构中出现，通常是因为2D网格的拓扑有错误或者单元之间的法向夹角过小。
模型如下：
模型中2D网格的质量良好而且也没有自由边和T型连接，但左侧区域有两排网格之间的夹角只有0.01度（基本上重合）。
如果我们直接使用tetramesh面板去生成四面体网格，HyperMesh也可以成功生成（说明tetramesh面板确实非常强大），但是得到的四面体网格的质量是非常差的。
要避免此类问题，可以使用tetramesh面板自带的2D网格检查工具。
得到的结果如下：
找到问题部位后局部修改2D网格即可。
问题2
体的内部有孔。
体的内部有孔。
简单的情况如下，如果采用默认设置中间的球形区域不会生成网格，如果希望在两个区域同时都生成网格，可以这样处理：
Step1
Step2
生成的四面体网格如下：
问题3
体单元的局部细化。
问题3
体单元的局部细化。
通常应该在2D网格上完成细化后在生成体网格，但是在一些情况下也可能需要对体单元进行局部细化，Tetramesh面板提供了相应的选项。
Step1
如果希望再对该refine box进行编辑可以直接点击freehand edit按钮进行编辑。
Step2
Step3
问题4
孔和圆角的特征捕捉。
孔和圆角的特征捕捉。
为了使圆角的单元呈规则排列，需要进行必要的几何清理，划分网格时使用mixed方法，结果如下图所示：
圆孔的处理方法类似，结果如下图所示：
实际上，四面体网格的绝大部分工作都在于生成表面网格，而生成高质量的表面网格可能会花费相当多的时间。对于动力总成、复杂注塑件等尤其如此。
如果对网格的要求不高，HyperMesh简单易用的四面体划分工具utility。
打开后界面如下图：
该工具会自动完成几何清理-2D网格划分-2D单元清理-生成四面体单元整个过程。可能出现的主要问题是清理过程可能导致局部单元没有紧贴几何表面。
另外，HyperMesh的utility工具集中也提供了直接修正四面体单元质量的工具，请大家自己尝试使用。
打开后会先要求用户选择四面体单元（框选部分或全部单元即可）：
对于复杂模型建议选择Remesh选项，否则局部几何造成的问题单元可能无法修复。
四面体网格的常见要求
四面体网格的常见要求
1
对于圆角，希望得到大小匀称而且排列整齐的网格。
2
对于特定半径范围的圆柱孔，希望固定圆周方向的单元个数和轴线方向的单元长度。
3
大多数情况下希望圆柱面上的网格横平竖直，尺寸一致。
4
四面体螺栓处有漂亮的washer。
5
在重要部位希望增加体单元的层数。
另外，我们有时希望软件能自动按照事先给定的要求生成体网格。
所有这些功能HyperMesh都可以通过几何清理或者tetramesh的控制实现。但是HyperWorks中还有更专业更自动化的四面体网格划分工具——SimLab。
