ANSYS Icepak网格划分介绍

（-）网格类型

网格划分是仿真的第二步，是所有仿真求解的基础，网格质量的好坏直接决定了求解计算的精度和收敛性。优质的网格可以保证CFD计算的精度，其主要表现在以下几个方面：

(1)网格必须贴体，即划分的网格必须将模型本身的几何形状描述出来，以保证模型的几何形状不失真；

(2)可以对固体壁面附近的网格进行局部加密，这是因为任何物理变量在固体壁面附近的梯度都比较大，壁面附近网格由密到疏，才能够将不同物理量的梯度进行合理的捕捉；

(3)网格的各种质量指标需满足Icepak的要求。

为了得到更优质的网格，Icepak提供了包括Mesher-HD（六面体占优）、Hexa Unstructured（非结构化网格）、Hexa Cartesian（结构化网格）在内的多种网格划分形式。

Mesher-HD

即六面体占优网格，包含六面体、四面体及多面体网格类型，可以对Icepak的原始几何体及导入的异形CAD体进行网格划分；如果选择Mesher-HD方法，在网格控制面板下会出现Multi-Level多级网格的选项；如果模型中包含了异形CAD几何体，则必须使用Mesher-HD方法进行网格划分。

图1  异形CAD体的贴体网格——六面体占优

Hexa Unstructured

即非结构化网格，全部为六面体网格，且网格不垂直相交，适用于所有的Icepak原始几何体（立方体、圆柱、多边形等）进行网格划分；非结构化网格可以对规则的几何体进行贴体划分；非结构化网格可以使用O-grid网格对具有圆弧特征的几何体进行贴体的网格划分，因此非结构化网格在Icepak电子热模拟中应用的非常广泛。

Hexa Cartesian

即结构化网格，所有的网格均为垂直正交，三维的实体网格可以在坐标系方向进行编号标注。由于这种网格在模型的弧线边界会出现stair-stepped阶梯状网格，因此只适用于对类似于方体的几何模型记性贴体网格划分，而对具有弧线和斜面等特征的几何体则无法得到贴体网格。

在了解了Icepak所提供的所有网格划分类型之后，使用者可以根据自己对当前几何模型的认识和对求解精度的要求，合理选择网格划分方法。

（二）总体网格控制

在Icepak提供的多种网格划分方法中，Hexa Unstructured 和 Hexa Cartesian 仅能用于基本几何体（Icepak Primitive Object）的网格划分，而Mesher-HD方法则可以适用于任意基本几何体和复杂CAD体的网格划分。

当Mesh type选择为Hexa Unstructured 和 Hexa Cartesian时，网格控制面板通常如下所示（与Mesher HD面板不一致）。                                         

图2  网格控制面板

Hexa Unstructured 和 Hexa Cartesian的网格设置中的Global面板的整体设置详情如下。

(1)Mesh Parameters：包含Normal/Coarse，即正常网格/粗糙网格，两者的区别为Min elements in gap/Min elements on edge/Max size ration中所默认的参数值不同，Normal中设置的缺省值为3、2、2，而Coarse中的缺省值为2、1、10。

(2)Min elems in Gap：表示在空隙中的最少网格数量，该数值建议不超过3，对于系统级的散热模拟，推荐的设置值为2。

(3)Min elems on edge：表示模型中每个边上的最小网格数量，一般推荐设置为1或者2。

(4)Max size ration：表示相邻网格间增长的比率。设置的值越大，代表相邻网格间的尺寸变化的越快，网格数量较少；设置的值越小，则网格尺寸变化过渡约好，网格越细化，相应的网格数量会变多。

上图中，从固壁面开始计算网格尺寸，Dx1、Dx2和Dx3分别为距离壁面的第1、2和3个网格尺寸，size ration的定义则是Dx3/Dx2与Dx2/Dx1的比值，即这个比值不能超过在面板中所这是的Max size ration的值。

(5)No O-grids：表示不进行O-grid网格划分，缺省为不选择。如果模型中包含有圆形的几何特征，尽量使用O-grid进行网格划分，可以保持较好的网格贴体性和网格质量。

(6)Mesh assemblies separately：表示对模型中设置的非连续性区域划分非连续性网格。

（三）局部网格控制

Icepak不仅提供全局的网格划分方法，还提供对局部进行细化设置的功能。前面我们介绍了Global中各项设置的含义，接下来将介绍Local面板中各项参数的含义。

Local面板实际上对网格划分进行局部细化的设置面板，主要是针对模型本身的几何特征进行网格设置，比如设置谋面的网格个数、网格初始长度、网格向内/向外的增长比率（ratio）等。

在对于几何模型对象进行Local的参数设置时，可以有两种打开方式：

1.直接几何目录树中选择需要操作的对象，然后右键，选择“Edit mesh parameters”                    

2.单击网格控制面板下的“Local”标签，勾选“Object params”，然后单击右侧的“Edit”，然后再弹出的面板中进行选择并操作

打开局部网格设置的面板后，三维几何可以设置的参数主要有如下类型：

1.Count：表示某个边或者某个方向的网格个数

2.Height：表示从固体壁面开始，第一层流体网格的高度尺寸

3.Ratio：表示流体网格的增长比率

4.Inward height：表示从从固体壁面开始，第一层固体网格的高度尺寸

5.Inward ratio：表示固体网格的增长比率

对于不同的形状，Per-object parameters面板中输入的参数是不同的。长方体中有X、Y、Z三个方向的网格数量；X、Y、Z向内和向外网格的初始高度和网格增长比例；而圆柱体的输入参数为直径方向的个数、固壁面网格的初始高度和增长比率。

来源：易仿真