ANSYS Meshing to pakiet różnych narzędzi do dyskretyzacji domeny obliczeniowej: ICEM CFD, ANSYS Advanced Meshing i inne narzędzia obecnie rezydują pod jednym szyldem: ANSYS Meshing. Dyskretyzacja modelu często uważana jest za jeden z najważniejszych elementów symulacji komputerowych. Niezależnie czy chcemy analizować przepływ spalin przez turbosprężarkę czy wytrzymałość konstrukcji mostu, odpowiednio przygotowana siatka numeryczna to podstawa dobrze wykonanych i pewnych obliczeń. W rodzinie produktów ANSYS dostępne jest kilka narzędzi do siatkowania, zarówno tych uniwersalnych i prostych w obsłudze ale także bardziej specjalistycznych i dedykowanych dla konkretnych aplikacji. Najważniejsze cechy programu:
- integracja w środowisku ANSYS Workbench
- nowoczesny interfejs użytkownika
- narzędzia do importu dowolnej geometrii, zaawansowany sposób edycji i poprawy modelu
- uniezależnienie od jakości geometrii (uszkodzony model czy model z wieloma zbędnymi szczegółami) – Patch Independent
- możliwość otrzymywania geometrii bazując na importowanej siatce
- szeroka gama narzędzi do generacji dowolnego typu siatki
- unikalne narzędzie do generacji siatek hexahedralnych bazując na blockingu
- wygładzanie, rozrzedzanie, zagęszczanie, konwersja typów elementów, dodawanie lub usuwanie midwęzłów, praktycznie dowolna edycja siatki
- możliwość automatyzacji procesu generacji siatki poprzez bogaty język skryptów
- eksport do ponad 100 solwerów
ANSYS Meshing
ANSYS Meshing to podstawowe i najbardziej uniwersalne narzędzie z dostępnych na platformie ANSYS. Łączy najlepsze cechy i algorytmy pozostałych narzędzi w jednym, intuicyjnym interfejsie graficznym. Potrafi tworzyć siatki do większości produktów ANSYS (Mechanika, CFD, Explicit, EM), zarówno w sposób automatyczny na predefiniowanych ustawieniach, ale i w sposób bardziej wyrafinowany i specjalistyczny. Wszystko zależy od poziomu zaawansowania użytkownika oraz jego aktualnych potrzeb w zakresie siatki numerycznej.
Meshing posiada zabudowane dwa algorytmy siatek tetrahedralnych, trzy metody hexahedralne oraz dwie siatek złożeniowych (tzw. Assembly Meshing). Możliwe jest również tworzenie siatek hybrydowych, czyli łączenie w jednym projekcie siatek typu hexa i tetra. Dla tego typu rozwiązań, możliwe jest wygenerowanie siatki spójnej (wymagany jest SpaceClaim lub DesignModeler). Z kolei dla siatek niespójnych dostępne jest narzędzie automatycznie wyszukujące kontakty między bryłami.
Użytkownik posiada kontrolę nad siatką zarówno na poziomie globalnym oraz lokalnym. Oznacza to, że cechy siatki (np. rozmiar elementu), można zadawać w obrębie całej domeny oraz precyzyjnie do wskazanych przez użytkownika miejsc.
Warto również wspomnieć o dodatkowych narzędziach oddanych do dyspozycji użytkownika. Przede wszystkim narzędzia do oceny jakościowej oraz diagnostyki problemów siatki. Możliwe jest również poprawienie jakości elementów przy pomocy narzędzia do wygładzania siatki lub przez wirtualne łączenie powierzchni stycznych do siebie (tzw. Virtual Topology).
ICEM CFD
Program ICEM CFD wbrew jego nazwie tworzy siatki nie tylko pod analizy przepływowe. Równie dobrze sprawdza się w zagadnieniach mechanicznych czy elektromagnetycznych. Pod kątem aplikacji zatem, jest to równie uniwersalne narzędzie co Meshing, jednak dużo bardziej wyrafinowane i specjalistyczne.Jedną z głównych cech wyróżniających to narzędzie od innych produktów do siatkowania jest tworzenie zaawansowanych siatek hexahedralnych. Choć równie dobrze radzi sobie z siatkami tetrahedralnymi, to jednak większość użytkowników sięga po ICEMa w przypadku najwyższych wymagań co do jakości i kształtu siatki.
Drugą charakterystyczną cechą jest wyjątkowo dogłębna kontrola nad elementami siatki. ICEM pozwala użytkownikowi nie tylko tworzyć siatki na podstawie zadanych parametrów ale również modyfikować już wygenerowaną siatkę. Na przykład, w celu poprawy jakości siatki możliwe jest przesuwanie węzłów poszczególnych elementów, usuwanie lub tworzenie elementów czy konwersja jednego typu elementu na drugi.
Dodatkowymi atutami programu są m.in.: zabudowane proste narzędzie do tworzenia i naprawy geometrii, możliwość odbudowy geometrii na bazie zaimportowanej siatki, skryptowanie czy eksport do ponad 100 różnych zewnętrznych solwerów mechanicznych i przepływowych.
TurboGrid
ANSYS TurboGrid to wysoce wyspecjalizowane narzędzie, nakierunkowane na dyskretyzację modeli maszyn wirnikowych do analiz przepływowych. Za pomocą tego programu możliwe jest wygenerowanie najwyżej jakości siatki hexahedralnej dla maszyn takich jak: turbiny parowe, gazowe, pompy sprężarki itp. Generowanie siatki odbywa się w sposób pół automatyczny – po wskazaniu elementów topologicznych domeny (łopatki wirnika, piasta itd.) układ siatki generowany jest automatycznie (tzw. blocking). Użytkownik musi jedynie doprecyzować rozmiary elementów oraz poprawić rozkład bloków siatki.
Najlepsze rezultaty daje generowanie siatki w oparciu o geometrię stworzoną narzędziem BladeGen, jednakże można zaimportować dowolną geometrię do modułu DesignModeler i przy użyciu specjalnej wtyczki przygotować geometrię pod siatkę w TurboGridzie.
Fluent Meshing
Inżynierowie często spotykają się z problemem dużych i skomplikowanych geometrii, których jakość pozostawia wiele do życzenia. Otwory, szczeliny czy niepotrzebne szczegóły na powierzchniach brył to problemy z którymi rozprawienie się ręcznie (np. przy użyciu narzędzi CADowskich) może zająć mnóstwo czasu. Rozwiązaniem może być Fluent Meshing, który posiada cały szereg narzędzi do siatkowania skomplikowanych, a zarazem niezbyt dokładnych geometrii. Użytkownik posiada pełną kontrolę nad tolerancją z jaką wykonywana jest siatka, przez co w łatwy sposób można oczyścić ”zabrudzoną” geometrię. Wbudowane narzędzia diagnostyczne pozwolą z kolei wyszukać i naprawić potencjalne problemy z geometrią lub siatką. Dodatkowym atutem programu Fluent Meshing jest obsługa bardzo dużych siatek, nawet ponad 100 mln elementów.
Pierwszym krokiem w każdej symulacji jest przygotowanie geometrii modelu. Większość użytkowników korzysta z własnego systemu CAD natomiast model przygotowany na potrzeby rysunków wykonawczych rzadko nadaję się od razu do symulacji. Przed przygotowaniem siatki trzeba poprawić czy uprościć model.
Program ANSYS Meshing CFD pozwala na import geometrii z dowolnego systemu CAD poprzez dwukierunkowe interfejsy geometryczne. Pozwala to nie tylko na bezproblemowe uzyskanie geometrii ale także na transfer parametrów, nazw i materiałów naszego modelu. Dzięki zaawansowanym narzędziom ANSYS Meshing pozwala na pracę nawet na uszkodzonych modelach (brak powierzchni, wiele klinowych powierzchni czy geometria uzyskana ze skanowania obiektu). Istnieje także możliwość uzyskania geometrii z importowanej siatki!!! Program posiada narzędzia do automatycznego odfiltrowywania niepotrzebnych cech modelu (niepotrzebne linie czy punkty). Dzięki tej funkcji użytkownik ma możliwość wydajnego uproszczenia modelu pomijając zbędne szczegóły.
 |  |
Rodzaje dostępnych metod meshingu w ANSYS
Szeroka paleta dostępnych narzędzi pozwala w wydajny sposób przygotować geometrię do etapu generacji statki.
Shell – dosyć często stosowany w przemyśle samochodowym, w modelach do symulacji crash-testów oraz wszędzie tam gdzie bryłowe podejście do modelu nie jest odpowiednie.
ANSYS Meshing pozwala na generację siatek powierzchniowych na paru poziomach kontroli. Zaczynając od bardzo dobrych narzędzi do wyciągania środkowej powierzchni z elementów bryłowych poprzez narzędzia do sprawnego upraszczania modelu do samych algorytmów generujących siatkę. Od siatki oddającej każdy szczegół modelu, poprzez siatkę oblewającą model z uwzględnieniem wybranych cech do siatki opartej na blockingu 2D.
Użytkownik ma możliwość generacji dowolnego typu elementów: quad oraz tri w liniowej i kwadratowej funkcji kształtu. W czasie przygotowania modelu można dokładnie zakładać rozmieszczenie elementów jak i sprawnie edytować samą siatkę. Do dyspozycji pozostaje szeroka gama narzędzi diagnostycznych jak i poprawiających jakość siatki. Zagęszczanie, rozrzedzanie czy zamiana typu elementów nie jest problemem.
Tetra – siatka często wykorzystywana przez użytkowników ze względu na mały nakład pracy przy budowie. Prawie wszystkie automatyczne generatory siatek generują właśnie Tetrę, w praktyce okazuje się, że Tetra Tetrze nie równa. Istotna jest jakość zbudowanej siatki, sposób radzenia sobie z geometrią czy w końcu wielkość modelu. ANSYS Meshing posiada parę algorytmów generujących siatki typu Tetra:
Octree – rewelacyjny algorytm pozwalający na generację siatki nawet na bardzo niedoskonałej geometrii. Nie wymaga czasochłonnej naprawy modelu. Przy wykorzystaniu wydajnych narzędzi upraszczających geometrię oraz narzędzia „size function” algorytm pozwala na szybkie wygenerowanie dobrej siatki z ograniczoną ilością elementów przy uchwyceniu wszystkich potrzebnych szczegółów modelu. Po rozwinięciu wygenerowanej siatki o warstwę elementów przyściennych Prism, ANSYS Meshing pozwala na szybkie wygenerowanie siatki dla nawet najbardziej złożonych geometrii doskonale nadającej się do obliczeń. Dzięki wykorzystaniu wieloprocesorowości możliwa jest generacja siatek składających się nawet z setek milionów elementów.
Delaunay – szybka generacja siatki Tetra w oparciu o siatki powierzchniowe. Generuje siatkę o bardziej równomiernym rozkładzie elementów.
Advancing front – algorytm tworzący siatki o łagodnych przejściach pomiędzy elementami. Przygotowany specjalnie dla generacji siatek dla analiz aerodynamicznych.
Hexa
Hexa – jedne z najbardziej wymagających pod względem nakładu pracy od użytkownika jak i pod względem zaawansowania od programów generujących siatki. Stosowane wszędzie tam gdzie ważna jest jakość siatki wraz z ograniczoną ilością elementów lub gdzie typ analizy eliminuję siatki typu tetra.
ANSYS Meshing jak wiele programów do generacji siatek posiada standardowe metody automatycznej generacji siatek hybrydowych jak Hex-dominant czy Hex-core. To co wyróżnia jest unikatowe podejście umożliwiające generację najwyższej jakości siatek Hexahedralnych strukturalnych dla nawet najbardziej złożonych geometrii poprzez wykorzystanie Blockingu.
Hex Blocking polega na obudowaniu naszego modelu szkieletem bloków. Po określeniu podziału na elementy oraz powiązaniu z odpowiednimi częściami geometrii bloki są dzielone na elementy hexahedralne., które są rzutowane na model. Dzięki temu podejściu sam blocking jest niezależny od geometrii, co pozwala na wielokrotne modyfikacje oraz wykorzystanie istniejącej konfiguracji dla podobnych modeli. Możliwość wykorzystania skryptów oraz praca na podobnych modelach pozwala użytkownikowi automatyzację proces tworzenia bloków.
System blockingu nie ogranicza użytkownika tylko do elementów hexahedralnych. Same bloki mogą tworzyć siatki typu sweep czy nawet tetrahedralne. Dzięki tej kombinacji możliwe jest utworzenie blockingu nawet dla najbardziej złożonych modeli. Ograniczeniem jest tylko czas i fantazja użytkownika.
Dzięki tak ogromnym możliwościom ANSYS Meshing stał się standardem wszędzie tam gdzie użytkownik potrzebuje w pełni profesjonalnego narzędzia pozwalającego w wydajny sposób generować siatki najwyższej jakości.
Edycja siatki – podstawową funkcjonalnością każdego zaawansowanego narzędzia do generacji siatek jest możliwość szeroko rozumianej edycji siatek. ANSYS Meshing posiada szereg narzędzi pozwalających na zaspokojenie oczekiwań nawet najbardziej wymagających użytkowników. Zaczynając od importu gotowego modelu, odtworzenia geometrii do generacji nowej siatki. Zamiana typów elementów, zakładanie czy odpinanie midwęzłów, łączenie różnych typów siatek znacznie poprawia wydajność pracy.
Bardzo dobra diagnostyka wygenerowanej siatki wraz z możliwością automatycznej i manualnej poprawy elementów jest także ważną cechą ANSYS Meshing. Użytkownik może budować ręcznie poszczególne elementy czy przysuwać węzły wewnątrz modelu. Powiązywanie siatki z geometrią oraz wpływanie na współrzędne węzłów pozwalają przygotować model odpowiadający najwyższym wymaganiom odnośnie symulacji.
