fluent-gambit培訓(xùn).doc

第一章Fluent軟件的介紹 fluent軟件的組成：前處理gambit軟件Fluent6.0Fluent5.5&4.5FidapPolyflowMixsimIcepack通用軟件專(zhuān)用軟件軟件功能介紹：GAMBIT 專(zhuān)用的CFD前置處理器(幾何/網(wǎng)格生成) Fluent4.5 基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用CFD求解器Fluent6.0 基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用CFD求解器Fidap 基于有限元方法的通用CFD求解器Polyflow針對(duì)粘彈性流動(dòng)的專(zhuān)用CFD求解器Mixsim 針對(duì)攪拌混合問(wèn)題的專(zhuān)用CFD軟件Icepak 專(zhuān)用的熱控分析CFD軟件軟件安裝步驟：step 1: 首先安裝exceed軟件，推薦是exceed6.2版本，再裝exceed3d,按提示步驟完成即可，提問(wèn)設(shè)定密碼等，可忽略或隨便填寫(xiě)。step 2: 點(diǎn)擊gambit文件夾的setup.exe，按步驟安裝；step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相應(yīng)license.dat文件拷貝到FLUENT.INC/license目錄下；step 4：安裝完之后，把x:FLUENT.INCntbinntx86gambit.exe命令符拖到桌面（x為安裝的盤(pán)符）；step 5: 點(diǎn)擊fluent源文件夾的setup.exe，按步驟安裝；step 6: 從程序里找到fluent應(yīng)用程序，發(fā)到桌面上。注：安裝可能出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題：1. 出錯(cuò)信息“unable find/open license.dat，第三步?jīng)]執(zhí)行；2. gambit在使用過(guò)程中出現(xiàn)非正常退出時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生*.lok文件，下次使用不能打開(kāi)該工作文件時(shí)，進(jìn)入x:FLUENT.INCntbinntx86，把*.lok文件刪除即可；3. 安裝好FLUENT和GAMBIT最好設(shè)置一下用戶(hù)默認(rèn)路徑，推薦設(shè)置辦法，在非系統(tǒng)分區(qū)建一個(gè)目錄，如d:users a） win2k用戶(hù)在控制面板用戶(hù)和密碼高級(jí)高級(jí)，在使用fluent用戶(hù)的配置文件修改本地路徑為d:users，重起到該用戶(hù)運(yùn)行命令提示符，檢查用戶(hù)路徑是否修改； b） xp用戶(hù)，把命令提示符發(fā)送到桌面快捷方式，右鍵單擊命令提示符快捷方式在快捷方式起始位置加入D:users,重起檢查。幾種主要文件形式：jou文件-日志文檔，可以編輯運(yùn)行；dbs文件-gambit工作文件；msh文件-從gambit輸出得網(wǎng)格文件；cas文件-經(jīng)fluent定義后的文件；dat文件-經(jīng)fluent計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果文件。第二章 專(zhuān)用的CFD前置處理器GambitGAMBIT軟件是面向CFD的前處理器軟件，它包含全面的幾何建模能力和功能強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質(zhì)量的網(wǎng)格。GAMBIT可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的網(wǎng)格。Gambit軟件將功能強(qiáng)大的幾何建模能力和靈活易用的網(wǎng)格生成技術(shù)集成在一起。使用Gambit軟件，將大大減小CFD應(yīng)用過(guò)程中，建立幾何模型和流場(chǎng)和劃分網(wǎng)格所需要的時(shí)間。用戶(hù)可以直接使用Gambit軟件建立復(fù)雜的實(shí)體模型，也可以從主流的CAD/CAE系統(tǒng)中直接讀入數(shù)據(jù)。Gambit軟件高度自動(dòng)化，所生成的網(wǎng)格可以是非結(jié)構(gòu)化的，也可以是多種類(lèi)型組成的混合網(wǎng)格。一. Gambit圖形用戶(hù)界面： GUI用戶(hù)界面幾何造型網(wǎng)格劃分定義邊界條件及屬性工具欄 Gambit的命令面板二. GAMBIT的幾何造型:Gambit軟件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立幾何模型。另外，Gambit軟件在讀入其它CAD/CAE網(wǎng)格數(shù)據(jù)時(shí)，可以自動(dòng)完成幾何清理(即清除重合的點(diǎn)、線(xiàn)、面)和進(jìn)行幾何修正。1 生成點(diǎn) 通過(guò)直接輸入坐標(biāo)值來(lái)建立幾何點(diǎn)，輸入坐標(biāo)時(shí)即可以使用笛卡爾坐標(biāo)系，也可以使用柱坐標(biāo)系?；蛘咴谝粭l曲線(xiàn)上生成點(diǎn)，將來(lái)可以用這點(diǎn)斷開(kāi)曲線(xiàn)。2 面的生成通過(guò)三點(diǎn)一張平行四邊形的平面。通過(guò)空間的點(diǎn)生成一張曲面。通過(guò)空間的一組曲線(xiàn)生成一張放樣曲面。通過(guò)兩組曲線(xiàn)生成一張曲面通過(guò)構(gòu)成封閉回路的曲線(xiàn)生成一張曲面。通過(guò)繞以選定軸旋轉(zhuǎn)一條曲線(xiàn)生成一張回轉(zhuǎn)曲面。根據(jù)給定的路徑何輪廓曲線(xiàn)生成掃掠曲面。3 生成幾何實(shí)體Gambit軟件中，可以直接生成塊體柱體、錐體、圓環(huán)體、金字塔體等。然后再通過(guò)實(shí)體間的布爾運(yùn)算得到較為復(fù)雜的實(shí)體。把現(xiàn)有曲面縫合為一個(gè)實(shí)體。把一個(gè)斷面圖繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，生成回轉(zhuǎn)體。沿給定的路徑掃掠一個(gè)斷面，得到一個(gè)掃掠體。三. GAMBIT的通用功能1 布爾運(yùn)算Unite取兩個(gè)面或兩個(gè)的體的并集作為一個(gè)新的面和實(shí)體Subtract從一個(gè)面或體上減去一個(gè)面或體得到一個(gè)新的面或體。Intersect 取兩個(gè)面或體的交集為新的面或?qū)嶓w。2 移動(dòng)和拷貝move/copy將所選擇的幾何移動(dòng)或拷貝到新位置。共有四種方式：Translate(平移) 、Scale(比例) 、Reflect(鏡像)、Rotate(旋轉(zhuǎn))3 分裂與合并split 可以用一個(gè)面把另一個(gè)面分裂為兩個(gè)面。也可以用一個(gè)體把另一個(gè)體分裂為兩個(gè)體。Merge把兩個(gè)面合并為一個(gè)面，或把兩個(gè)體合并為一個(gè)體。4 連接與解除連接 Connect把完全重合的點(diǎn)、線(xiàn)、面合并。當(dāng)處于Connect狀態(tài)時(shí)，相鄰幾何網(wǎng)格連續(xù)；Disconnrct 解除這種連接。當(dāng)處于Disconnrct狀態(tài)時(shí)，允許相鄰幾何劃分出不連續(xù)的網(wǎng)格。FLUENT5允許使用不連續(xù)的網(wǎng)格。5 Undo和刪除撤銷(xiāo)上一條命令，在GAMBIT中UNDO沒(méi)有級(jí)數(shù)限制。 刪除相應(yīng)的對(duì)象，如點(diǎn)、線(xiàn)、面、體、網(wǎng)格。四. 網(wǎng)格生成Gambit軟件提供了功能強(qiáng)大、靈活易用的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出滿(mǎn)足CFD特殊需要的網(wǎng)格。1 生成線(xiàn)網(wǎng)格在線(xiàn)上生成網(wǎng)格，作為將在面上劃分網(wǎng)格的網(wǎng)格種子，允許用戶(hù)詳細(xì)的控制在線(xiàn)上節(jié)點(diǎn)的分布規(guī)律，Gambit提供了滿(mǎn)足CFD計(jì)算特殊需要的五種預(yù)定義的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)律。2 生成面網(wǎng)格對(duì)于平面及軸對(duì)稱(chēng)流動(dòng)問(wèn)題，只需要生成面網(wǎng)格。對(duì)于三維問(wèn)題，也可以先劃分面網(wǎng)格，作為進(jìn)一步劃分體網(wǎng)格的網(wǎng)格的網(wǎng)格種子。Gambit根據(jù)幾何形狀及CFD計(jì)算的需要提供了三種不同的網(wǎng)格劃分方法:映射方法映射網(wǎng)格劃分技術(shù)是一種傳統(tǒng)的網(wǎng)格劃分技術(shù)，它僅適合于邏輯形狀為四邊形或三角形的面，它允許用戶(hù)詳細(xì)控制網(wǎng)格的生成。在幾何形狀不太復(fù)雜的情況下，可以生成高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。子映射方法為了提高結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成效率，Gambit軟件使用子映射網(wǎng)格劃分技術(shù)。也就是說(shuō)，當(dāng)用戶(hù)提供的幾何外形過(guò)于復(fù)雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動(dòng)對(duì)幾何對(duì)象進(jìn)行再分割，使在原本不能生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的幾何實(shí)體上劃分出結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。子映射網(wǎng)格技術(shù)是FLUENT公司獨(dú)創(chuàng)的一種新方法，它對(duì)幾何體的分割只是在網(wǎng)格劃分算法里進(jìn)行，并不真正對(duì)用戶(hù)提供的幾何外形做實(shí)際操作。自由網(wǎng)格對(duì)于拓?fù)湫螤钶^為復(fù)雜的面，可以生成自由網(wǎng)格，用戶(hù)可以選擇合適的網(wǎng)格類(lèi)型(三角形或四邊)。3 邊界層網(wǎng)格 CFD計(jì)算對(duì)計(jì)算網(wǎng)格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應(yīng)采用較密的貼體網(wǎng)格，二是網(wǎng)格的疏密程度與流場(chǎng)參數(shù)的變化梯度大體一致。對(duì)于面網(wǎng)格，可以設(shè)置平行于給定邊的邊界層網(wǎng)格，可以指定第二層與第一層的間距比，及總的層數(shù)。對(duì)于體網(wǎng)格，也可以設(shè)置垂直于壁面方向的邊界層，從而可以劃分出高質(zhì)量的貼體網(wǎng)格。而其它通用的CAE前處理器主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的需要而設(shè)計(jì)的，在結(jié)構(gòu)分析中不存在邊界層問(wèn)題，因而采用這種工具生成的網(wǎng)格難以滿(mǎn)足CFD計(jì)算要求，而Gambit軟件解決了這個(gè)特殊要求。五. Gambit 的可視化網(wǎng)格檢查技術(shù)和網(wǎng)格輸出功能 可以直觀(guān)的顯示網(wǎng)格質(zhì)量，用戶(hù)可以瀏覽單元畸變、扭曲、網(wǎng)格過(guò)度、光滑性等質(zhì)量參數(shù)，可以根據(jù)需要細(xì)化和優(yōu)化網(wǎng)格，從而保證CFD的計(jì)算網(wǎng)格 。用顏色代表網(wǎng)格的質(zhì)量。Gambit支持所有的FLUENT求解器，如FLUENT4.5，F(xiàn)LUENT5，NEKTON，POLYFLOW，F(xiàn)IDAP等求解器。Gambit支持面向圖形的邊界條件，也就是說(shuō)，用戶(hù)可以直接在幾何圖形上施加流動(dòng)的邊界條件。不需要在網(wǎng)格上進(jìn)行操作。六. CAD/CAE接口 Gambit軟件可以直接存取主流的CAD/CAE系統(tǒng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)并支持標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換格式。1.Gambit軟件支持以下CAD軟件幾何接口：ACIS：Gambit軟件的圖形就是基于A(yíng)CES核心，因而可以支持ACIS各種版本的幾何數(shù)據(jù)；Pro/engineer VRML : Gambit 可以直接輸入PTC公司Pro/engineer 軟件輸出的VRML格式的數(shù)據(jù)。Optegra Visulizer : Gambit 可以直接輸入PTC公司Optegra Visulizer數(shù)據(jù)格式；IDEAS FTL : Gambit 可以直接輸入SDRC公司IDEAS FTL格式的數(shù)據(jù)；IGES：Gambit軟件可以讀取IGES幾何數(shù)據(jù)，并在讀入時(shí)自動(dòng)清理重復(fù)的幾何元素；STL：Gambit軟件支持STL格式的數(shù)據(jù)；Gambit軟件也支持STEP、SET、VDAFS、VDAFS、PARASOLID、 CATIA格式的幾何數(shù)據(jù)。2 CAE接口Gambit可以直接輸入主流CAE軟件的網(wǎng)格，而且在輸入網(wǎng)格后可以自動(dòng)反拓出相應(yīng)的曲面或幾何實(shí)體。Gambit可以輸入以下軟件的網(wǎng)格數(shù)據(jù)： ANSYS NASTRAN PATRAN FIDAP GAMBIT第三章 專(zhuān)用的CFD求解器fluentFLUENT6是Fluent公司的旗艦產(chǎn)品，其解算器采用完全的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和控制體積法。作為一個(gè)通用求解器，適用于低速不可壓流動(dòng)、跨音速流動(dòng)乃至可壓縮性強(qiáng)的超音速和高超聲速流動(dòng)等各種復(fù)雜的流場(chǎng)。FLUENT豐富的物理模型使得用戶(hù)能夠精確地模擬無(wú)粘流、層流、湍流、化學(xué)反應(yīng)、多相流等其它復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象。 Fluent6軟件是由Uns 和Rampant 軟件升級(jí)而來(lái)，F(xiàn)luent6包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隱式算法。Rampant是Fluent公司和NASA合作開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用于高可壓縮流動(dòng)問(wèn)題的CFD軟件。FLUENT6.0是專(zhuān)用的CFD軟件，用來(lái)模擬從不可壓流到中等程度可壓流乃至高度可壓流范圍內(nèi)的復(fù)雜流場(chǎng)。由于采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術(shù)，因而Fluent6.0能達(dá)到最佳的收斂精度。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于求解精度的自適應(yīng)網(wǎng)格及成熟的物理模型，使FLUENT6.0在層流、轉(zhuǎn)捩和湍流、傳熱、化學(xué)反應(yīng)、多相流等領(lǐng)域取得了顯著成效。1 基本功能 二維平面流動(dòng)，二維軸對(duì)稱(chēng)流動(dòng)，和三維流動(dòng) 定?；蚍嵌ǔＡ鲃?dòng)分析 亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動(dòng) 層流、轉(zhuǎn)捩和湍流 牛頓流或非牛頓流 傳熱，包括自然對(duì)流、強(qiáng)迫對(duì)流和混合對(duì)流，固體/流體耦合傳熱，輻射和運(yùn)動(dòng)固體的熱傳導(dǎo) 化學(xué)組分的混合和化學(xué)反應(yīng)，包括燃燒子模型和表面沉積反應(yīng)模型 自由表面和多相流（包括氣-液、氣-固和液-固） 離散相（粒子/液滴/氣泡）的拉格朗日軌跡計(jì)算，包括與連續(xù)相的耦合 融熔/凝固的相變模型 多孔介質(zhì)模型，具有各向異性的滲透性、慣性阻尼、固體熱傳導(dǎo)和多孔表面的壓力跳躍條件 風(fēng)扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數(shù)模型 慣性或非慣性坐標(biāo)系 多種參考系和滑動(dòng)網(wǎng)格 應(yīng)用于轉(zhuǎn)子靜子干擾、扭矩變換器及透平機(jī)的混合面模型 熱量、質(zhì)量、動(dòng)量和化學(xué)組分的體積源項(xiàng) 介質(zhì)特性數(shù)據(jù)庫(kù) 2 網(wǎng)格性能四邊形、三角形、六面體、四面體、棱形、金字塔形網(wǎng)格 允許非保形（不連續(xù)）的網(wǎng)格界面重疊 接受以下軟件產(chǎn)生的網(wǎng)格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、PATRAN、NASTRAN、ANSYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它軟件 動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)有： 三角形和四面體網(wǎng)格保形適應(yīng) 懸掛節(jié)點(diǎn)適應(yīng)和所有類(lèi)型網(wǎng)格的嵌套 用戶(hù)指定區(qū)域的網(wǎng)格細(xì)化和采用求解變量、導(dǎo)出變量（例如Y+，離壁距離）和用戶(hù)自定義物理量的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化 細(xì)化網(wǎng)格后流場(chǎng)變量自動(dòng)插值 網(wǎng)格粗化 網(wǎng)格光順及改進(jìn)工具 網(wǎng)格處理功能（比例縮放、平移、合并、分裂） 混合網(wǎng)格生成 3 數(shù)值方法 FLUENT6.0提供了三種求解方法。FLUENT6.0中的求解器有以下特征： 完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的有限體積法 適用于所有速度范圍 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配 單、雙精度運(yùn)算 4 非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4.2的發(fā)展） 基于壓力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO 多種離散格式，包括一階迎風(fēng)格式、冪次律格式、二階迎風(fēng)格式和QUICK 格式 一階和二階隱式時(shí)間離散格式 包括PRESTO線(xiàn)性插值、二次插值和體積力加權(quán)插值的壓力插值格式 體積力隱式處理 采用V形、W形、F形和拐折循環(huán)求解線(xiàn)性代數(shù)多重網(wǎng)格方程，高斯-賽德?tīng)査沙诜?5 耦合求解方法（RAMPANT 4.2的發(fā)展） 不可壓和混合區(qū)域流動(dòng)的預(yù)處理 所有流場(chǎng)平均量的耦合求解 湍流、輻射和用戶(hù)自定義標(biāo)量輸運(yùn)方程的非耦合求解 包括一階和二階迎風(fēng)格式的離散格式 顯、隱式的一階、二階時(shí)間離散格式 顯式格式 多步龍格-庫(kù)塔時(shí)間步進(jìn)算法 全近似格式多重網(wǎng)格、當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長(zhǎng)和隱式殘差光順收斂加速 顯式統(tǒng)一時(shí)間步長(zhǎng)的時(shí)間-精度解 隱式格式 所有通量和源項(xiàng)的完全牛頓形式線(xiàn)性化 V形和F形循環(huán)求解代數(shù)多重網(wǎng)格、塊矩陣線(xiàn)性方程，高斯-賽德?tīng)査沙诜? 湍流模型 Spalart-Allmaras的一方程（渦粘性輸）運(yùn)模型 包括標(biāo)準(zhǔn)的k-e模型，Realizable k-e模型和RNG k-e模型的k-e模型 浮力和壓縮效應(yīng)的k-e子模型 應(yīng)用于旋流，低雷諾數(shù)效應(yīng)和對(duì)Prandtle/Schmidt數(shù)的解析式的對(duì)K，e，能量和組元的RNG子模型 包括壁面反射模型和線(xiàn)性或二次壓力-應(yīng)變模型的雷諾應(yīng)力模型 對(duì)大渦模擬的亞格子應(yīng)力模型 包括標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，非平衡、對(duì)壓力梯度敏感的壁面函數(shù)、k-e模型和RSM的兩層模型等的不同近壁模型 用戶(hù)自定義層流區(qū)域的湍流抑制的轉(zhuǎn)捩流動(dòng)模擬（固定轉(zhuǎn)捩） 7 邊界條件 多種流動(dòng)入口/出口條件有： 以笛卡爾坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)或極坐標(biāo)表示的入口速度分量的大小和方向，法向速度的大小及用戶(hù)自定義的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)分量 入口質(zhì)量通量 入口靜壓和總壓，法向或指定的速度方向 多組分系統(tǒng)的入口質(zhì)量組分 入口靜溫和總溫 入口湍流強(qiáng)度和耗散率（用湍流強(qiáng)度、長(zhǎng)度尺度、水力學(xué)直徑和粘性比輸入） 出口靜壓 充分發(fā)展管流的出口流動(dòng)邊界條件（Outflow） 質(zhì)量流出 進(jìn)氣/排氣扇 進(jìn)風(fēng)口/出風(fēng)口 壁面邊界，指定為： 以笛卡爾坐標(biāo)表示的旋轉(zhuǎn)速度和切向速度分量 包括滑移條件的剪切率 用熱通量，溫度，外部對(duì)流，輻射以及混合條件表示的熱邊界條件 選擇包括壁面粗糙度效應(yīng)的湍流壁面函數(shù)的剪應(yīng)力計(jì)算 兩側(cè)壁面耦合和指定熱阻的熱傳導(dǎo)條件 對(duì)于平均和湍流參數(shù)的入口空間刨面或壁面邊界條件 風(fēng)扇特性曲線(xiàn)函數(shù) 通過(guò)體積源項(xiàng)確定的入口亞格子尺度 對(duì)稱(chēng)、旋轉(zhuǎn)周期性和移動(dòng)周期性邊界 軸線(xiàn)邊界條件 在流線(xiàn)周期邊界條件中指定質(zhì)量流率（流動(dòng)和熱交換） 在周期性邊界條件中指定壓降 8 介質(zhì)物性 常量或可變的物性，包括溫度和本構(gòu)關(guān)系（可輸入數(shù)據(jù)或分段的多項(xiàng)式） 包括標(biāo)準(zhǔn)流體和固體介質(zhì)物（用戶(hù)可修補(bǔ)）性的數(shù)據(jù)庫(kù)： 標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)組分混合、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)固體、液體、液體燃料和煤的粒子/液滴數(shù)據(jù) 根據(jù)理想氣體規(guī)律或溫度相關(guān)的多項(xiàng)式規(guī)律計(jì)算流體密度，包括有浮力流動(dòng)中密度的Boussinesq處理 用溫度的多項(xiàng)式或冪次律或Sutherland公式的流體粘性計(jì)算 非牛頓流模型，包括冪次律流體，Carreau流，或與溫度相關(guān)的用戶(hù)自定義規(guī)律 在固體區(qū)域內(nèi)的與溫度相關(guān)的熱容與熱傳導(dǎo) 各向異性的熱傳導(dǎo) 冷卻劑和碳?xì)涞恼鎸?shí)氣體模型 用戶(hù)自定義的物性參數(shù)輸入 9 用戶(hù)定義函數(shù) 解釋?zhuān)ㄔ谶\(yùn)行時(shí)編譯）和編譯事先編譯，在運(yùn)行時(shí)連接）選項(xiàng) 在連續(xù)、動(dòng)量、能量、組分和體積組分輸運(yùn)方程的體積源項(xiàng)的指定 表面和體積反應(yīng)速度 用戶(hù)物性的定義 用戶(hù)的邊界條件和初始化條件 用戶(hù)定義的標(biāo)量輸運(yùn)方程 用戶(hù)自定義的后處理變量的生成 用戶(hù)指定輻射模型的散射相函數(shù) 離散相模型的體積力、阻力和源項(xiàng) 10 并行處理 共享存貯系統(tǒng)（如Windows NT、SGI、HP、DEC、Sun和Cray多處理器）的并行處理 分布式存貯系統(tǒng)（如IBM SP-2、Cray T3D/E等）和工作站網(wǎng)絡(luò)的并行處理 基于網(wǎng)格劃分方法（如METIS）的區(qū)域分解法 基于LSF第三方軟件的載荷平衡功能 通過(guò)庫(kù)的自動(dòng)優(yōu)化信息分配 11 界面、圖形后處理和報(bào)告 多任務(wù)處理和遠(yuǎn)程遞交運(yùn)行的客戶(hù)-服務(wù)器結(jié)構(gòu) 全交互式圖形和文本式用戶(hù)界面 宏語(yǔ)言和文本形式 診斷和錯(cuò)誤檢測(cè) 網(wǎng)格檢驗(yàn)（有效性、質(zhì)量、大?。⒑喜?、分開(kāi)和重新排序功能 啟動(dòng)、求解和后處理的動(dòng)態(tài)控制 解算器和物理模型的報(bào)告 靈活的單位制規(guī)定（SI單位、英制單位、單一/混合單位） 動(dòng)態(tài)中斷和重新計(jì)算 殘差報(bào)告和顯示 質(zhì)量、熱量及化學(xué)組分的通量的報(bào)告和監(jiān)測(cè) 力和力矩的報(bào)告和監(jiān)測(cè) 表面積分和平均的計(jì)算和報(bào)告 體積積分和平均的計(jì)算和報(bào)告 周向平均 時(shí)間平均和大渦湍流模擬的均方根（RMS）報(bào)告 用戶(hù)定義的場(chǎng)函數(shù)的計(jì)算功能 梯度和導(dǎo)出量的計(jì)算 幾何和流場(chǎng)變量的直方圖 二維數(shù)據(jù)X-Y圖 數(shù)據(jù)的圖形探測(cè) 強(qiáng)大的圖形流動(dòng)可視化和動(dòng)畫(huà)功能 基于鼠標(biāo)的操作（旋轉(zhuǎn)、平移、放大） 豐富的硬拷貝功能 12 數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)可輸出到AVS、Data Explorer、EnSight、FAST、FIELDVIEW和TECPLOT EnSight和FIELDVIEW的并行數(shù)據(jù)輸出 FEA數(shù)據(jù)輸出到NASTRAN、PATRAN和I-DEAS 第三章 Gambit使用1.1 Gambit介紹 網(wǎng)格的劃分使用Gambit軟件，首先要啟動(dòng)Gambit，在Dos下輸入Gambit ，文件名如果已經(jīng)存在，要加上參數(shù)-old。一Gambit的操作界面圖1 Gambit操作界面如圖1所示，Gambit用戶(hù)界面可分為7個(gè)部分，分別為：菜單欄、視圖、命令面板、命令顯示窗、命令解釋窗、命令輸入窗和視圖控制面板。文件欄文件欄位于操作界面的上方，其最常用的功能就是File命令下的New、Open、Save、Save as和Export等命令。這些命令的使用和一般的軟件一樣。Gambit可識(shí)別的文件后綴為.dbs，而要將Gambit中建立的網(wǎng)格模型調(diào)入Fluent使用，則需要將其輸出為.msh文件(file/export)。視圖和視圖控制面板Gambit中可顯示四個(gè)視圖，以便于建立三維模型。同時(shí)我們也可以只顯示一個(gè)視圖。視圖的坐標(biāo)軸由視圖控制面板來(lái)決定。圖2顯示的是視圖控制面板。圖2 視圖控制面板視圖控制面板中的命令可分為兩個(gè)部分，上面的一排四個(gè)圖標(biāo)表示的是四個(gè)視圖，當(dāng)激活視圖圖標(biāo)時(shí)，視圖控制面板中下方十個(gè)命令才會(huì)作用于該視圖。視圖控制面板中常用的命令有： 全圖顯示、選擇顯示視圖、選擇視圖坐標(biāo)、選擇顯示項(xiàng)目、渲染方式。同時(shí)，我們還可以使用鼠標(biāo)來(lái)控制視圖中的模型顯示。其中按住左鍵拖曳鼠標(biāo)可以旋轉(zhuǎn)視圖，按住中鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)則可以在視圖中移動(dòng)物體，按住右鍵上下拖動(dòng)鼠標(biāo)可以縮放視圖中的物體。命令面板命令面板是Gambit的核心部分，通過(guò)命令面板上的命令圖標(biāo)，我們可以完成絕大部分網(wǎng)格劃分的工作。圖3顯示的就是Gambit的命令面板。圖3 Gambit的命令面板從命令面板中我們就可以看出，網(wǎng)格劃分的工作可分為三個(gè)步驟：一是建立模型，二是劃分網(wǎng)格，三是定義邊界。這三個(gè)部分分別對(duì)應(yīng)著Operation區(qū)域中的前三個(gè)命令按鈕Geometry(幾何體)、mesh（網(wǎng)格）和Zones（區(qū)域）。Operation中的第四個(gè)命令按鈕Tools則是用來(lái)定義視圖中的坐標(biāo)系統(tǒng)，一般取默認(rèn)值。命令面板中的各個(gè)按鈕的含義和使用方法將在以后的具體例子中介紹。命令顯示窗和命令輸入欄命令顯示窗和命令輸入欄位于Gambit的左下方（如圖4所示）。圖4 命令顯示窗和命令輸入欄命令顯示窗中記錄了每一步操作的命令和結(jié)果，而命令輸入欄則可以直接輸入命令，其效果和單擊命令按鈕一樣。命令解釋窗圖5顯示的是位于命令顯示窗左方的命令解釋窗 ，當(dāng)我們將鼠標(biāo)放在命令面板中任意一個(gè)按鈕的上面，Description窗口中將出現(xiàn)對(duì)該命令的解釋。圖5 命令解釋窗1.2 二維建模劃分網(wǎng)格的第一步就是要建立模型。在命令面板中單擊Geometry按鈕，進(jìn)入幾何體面板。圖6顯示了幾何體面板中的命令按鈕。圖6圖6中從左往右依次是創(chuàng)建點(diǎn)、線(xiàn)、面、體和組的命令。對(duì)于二維網(wǎng)格的建立，一般要遵循從點(diǎn)到線(xiàn)，再?gòu)木€(xiàn)到面的原則。以二維軸對(duì)稱(chēng)單孔噴嘴的網(wǎng)格劃分為例介紹二維網(wǎng)格的生成。首先要確定問(wèn)題的計(jì)算域。計(jì)算域的確立圖1是一個(gè)二維軸對(duì)稱(chēng)單孔噴嘴射流問(wèn)題的計(jì)算區(qū)域。由于Fulent的邊界提法比較粗糙，多為一類(lèi)邊界條件，因此建議在確定計(jì)算域時(shí)，可以適當(dāng)加大計(jì)算范圍。從圖中我們可以看出，計(jì)算區(qū)域?yàn)?D*12D，其中在噴嘴的左邊取了2D的計(jì)算區(qū)域，就是為了減小邊界條件對(duì)計(jì)算的影響。圖1 計(jì)算域的確定對(duì)于上述的計(jì)算域，我們?cè)诮⒂?jì)算模型時(shí)按照點(diǎn)、線(xiàn)、面的順序來(lái)進(jìn)行。創(chuàng)建點(diǎn)（vertex）單擊命令面板中的Vertex按鈕，進(jìn)入Vertex面板（見(jiàn)圖7）圖7 Vertex命令面板單擊Vertex Create按鈕，在Create Real Vertex對(duì)話(huà)框中輸入點(diǎn)的坐標(biāo)，再單擊Apply按鈕，就可以創(chuàng)建點(diǎn)。計(jì)算出計(jì)算域的各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，依次創(chuàng)建這些頂點(diǎn)（見(jiàn)圖8）。圖8 點(diǎn)的創(chuàng)建 在Gambit中點(diǎn)的創(chuàng)建方式有四種：根據(jù)坐標(biāo)創(chuàng)建、在線(xiàn)上創(chuàng)建、在面上創(chuàng)建和在體上創(chuàng)建。我們可以根據(jù)不同的需要來(lái)選擇不同的創(chuàng)建方式（見(jiàn)圖9）。圖9Vertex中常用的命令還有：Move/Copy、Undo和Del。l Move/Copy命令圖9顯示的是Move/Copy Vertex對(duì)話(huà)框。圖10當(dāng)我們要復(fù)制或移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)時(shí)，首先要選擇需要作用的點(diǎn)。在命令面板中單擊Vertices右邊的輸入欄，輸入欄以高亮黃色顯示，表明可以選擇需要的點(diǎn)。在Gambit中選擇一個(gè)對(duì)象的方法有兩種：1 按住Shift鍵，用鼠標(biāo)左鍵單擊選擇的對(duì)象，該對(duì)象被選中，以紅色顯示。2 單擊輸入欄右方的向上箭頭，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框，從對(duì)話(huà)框中可以選擇需要的點(diǎn)的名稱(chēng)（見(jiàn)圖11）。因此為了便于記憶，建議在創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)候要起一個(gè)便于記住的名字。圖11同時(shí)，Gambit還為我們提供了三種不同的坐標(biāo)系，即直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)。在命令面板的坐標(biāo)類(lèi)型中，可以選擇不同的坐標(biāo)系。l Undo Undo命令可以消除上一步操作的內(nèi)容，但需要注意的是，在Gambit中只有Undo命令而沒(méi)有Redo命令。l Del Del命令用來(lái)刪除一些誤操作或不需要的對(duì)象。單擊Del按鈕，在視圖中選擇需要?jiǎng)h除的對(duì)象，再單擊Apply按鈕即可。線(xiàn)的創(chuàng)建（Line）在命令面板中單擊Edge按鈕，就可以進(jìn)行線(xiàn)的創(chuàng)建和編輯（見(jiàn)圖12）。在Gambit中，最常用的是直線(xiàn)的創(chuàng)建。在Edge命令面板中單擊Create Straight Edge按鈕，在視圖中選擇需要連成線(xiàn)的點(diǎn)，單擊Apply按鈕即可（見(jiàn)圖13）。這時(shí)視圖中的線(xiàn)段是以黃色顯示。當(dāng)這些線(xiàn)段組成一個(gè)面時(shí)，將以藍(lán)色顯示。圖12圖13除了創(chuàng)建直線(xiàn)外，Gambit還可以創(chuàng)建其他的一些線(xiàn)段，如圓弧、圓、倒角、橢圓等（見(jiàn)圖14）圖14Edge命令中常用的還有合并、分離等命令，即可以把兩條線(xiàn)段合成一條，也可以將一條線(xiàn)段分成兩條，這些可以為面的創(chuàng)建和網(wǎng)格劃分提供方便。因?yàn)槊娴膭?chuàng)建需要一個(gè)封閉的曲面。面（Face）的創(chuàng)建面的創(chuàng)建工作十分簡(jiǎn)單，只須選擇組成該面的線(xiàn)，單擊Apply按鈕即可（見(jiàn)圖15）。需要注意的是這些線(xiàn)必須是封閉的，同時(shí)我們要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)二維的網(wǎng)格模型，就必須創(chuàng)建一個(gè)面，只有線(xiàn)是不行的。同樣的道理，在創(chuàng)建三維的網(wǎng)格模型的時(shí)候，就必須創(chuàng)建體。圖15在面的創(chuàng)建中，有一個(gè)布爾運(yùn)算的操作，可以使我們創(chuàng)建不規(guī)則形狀的面（見(jiàn)圖16）。布爾運(yùn)算包括三種方式：加、減、交。圖162.網(wǎng)格的劃分在命令面板中單擊Mesh按鈕，就可以進(jìn)入網(wǎng)格劃分命令面板。在Gambit中，我們可以分別針對(duì)邊界層、邊、面、體和組劃分網(wǎng)格。圖17所示的五個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)著這五個(gè)命令。Boundary Layer（邊界層）Edge（邊）Face（面）Volume（體）Group（組）圖172.1邊界層網(wǎng)格的創(chuàng)建在命令面板中單擊按鈕，即可進(jìn)入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建（見(jiàn)圖18）。圖18邊界層網(wǎng)格的創(chuàng)建需要輸入四組參數(shù)，分別是第一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)距邊界的距離（First Row），網(wǎng)格的比例因子（Growth Factor），邊界層網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)（Rows，垂直邊界方向）以及邊界層厚度（Depth）。這四個(gè)參數(shù)中只要任意輸入三組參數(shù)值即可創(chuàng)建邊界層網(wǎng)格。同時(shí)，我們還可以選擇邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建的形式。在命令面板的Transition Pattern區(qū)域，系統(tǒng)給我們提供了四種創(chuàng)建方式（見(jiàn)圖19）。圖192.1.2 創(chuàng)建一個(gè)邊界層網(wǎng)格以上述二維軸對(duì)稱(chēng)圓孔射流的計(jì)算模型為例，介紹邊界層網(wǎng)格的生成。1 單擊Mesh按鈕，選擇Boundary layer選項(xiàng)，進(jìn)入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板。2 按住Shift按鈕，用鼠標(biāo)左鍵單擊圖形中的線(xiàn)段1，選擇其為創(chuàng)建對(duì)象。3 輸入?yún)?shù)值為：First Row：0.05，Growth Factor：1.01，Rows：10，選擇創(chuàng)建形式為1:1，單擊Apply按鈕完成創(chuàng)建工作（見(jiàn)圖20）。圖 202.2.2創(chuàng)建邊上的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)當(dāng)我們劃分的網(wǎng)格需要在局部加密或者劃分不均勻網(wǎng)格時(shí)，我們首先要定義邊上的網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)目和分布情況。 邊上的網(wǎng)格點(diǎn)的分布可分為兩種情況，一種是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減，一種是中間密（疏）兩邊疏（密）。下面依然結(jié)合實(shí)例介紹邊上網(wǎng)格點(diǎn)的創(chuàng)建。1. 單擊命令面板中的按鈕，進(jìn)入Edge網(wǎng)格創(chuàng)建面板（見(jiàn)圖21）。 圖212. 在圖13中選擇線(xiàn)段2。3. 在命令面板中單擊Double Side按鈕，設(shè)置Radio1和Radio2為1.05。4. 在命令面板中單擊Interval Size按鈕，選擇Interval Count選項(xiàng)。5. 在Interval Count按鈕的左邊輸入?yún)?shù)值為20。6. 單擊Apply按鈕，觀(guān)察視圖中邊上的網(wǎng)格點(diǎn)的生成（見(jiàn)圖22）。tu7選擇視圖中的線(xiàn)段3，取消對(duì)Double Side按鈕的選擇，設(shè)置Radio為1.01，Interval Count為80，觀(guān)察視圖中網(wǎng)格點(diǎn)的分布情況。視圖中選中線(xiàn)段上的紅色箭頭代表了Edge上網(wǎng)格點(diǎn)分布的變化趨勢(shì)。如果Radio大于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點(diǎn)的分布變疏，小于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點(diǎn)的分布變密。如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格點(diǎn)的分布情況與預(yù)計(jì)的相反，可以采用兩種方法解決：（1）按住Shift 按鈕，在所選擇的線(xiàn)段上單擊鼠標(biāo)中鍵改變箭頭的方向；（2）在命令面板中單擊Invert按鈕，將Radio值變?yōu)槠涞箶?shù)值。8依次選擇視圖中的線(xiàn)段4、5、6、1，設(shè)置合理的網(wǎng)格點(diǎn)分布。注意：在設(shè)置網(wǎng)格點(diǎn)分布的時(shí)候，一個(gè)封閉面的最后一條線(xiàn)段的網(wǎng)格點(diǎn)的分布可以通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算得到。2.2.3 劃分面的網(wǎng)格Gambit對(duì)于二維面的網(wǎng)格的劃分提供了三種網(wǎng)格類(lèi)型：四邊形、三角形和四邊形/三角形混合，同時(shí)還提供了五種網(wǎng)格劃分的方法。表1、2分別列舉了五種網(wǎng)格劃分的方法以及它們的適用類(lèi)型。方法描述Map創(chuàng)建四邊形的結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格Submap將一個(gè)不規(guī)則的區(qū)域劃分為幾個(gè)規(guī)則區(qū)域并分別劃分結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格。Pave創(chuàng)建非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格Tri Primitive將一個(gè)三角形區(qū)域劃分為三個(gè)四邊形區(qū)域并劃分規(guī)則網(wǎng)格。Wedge Primitive在一個(gè)楔形的尖端劃分三角形網(wǎng)格，沿著楔形向外輻射，劃分四邊形網(wǎng)格。表1適用類(lèi)型方法QuadTriQuad/TriMapSubmapPaveTri PrimitiveWedge Primitive表2下面仍然以二維軸對(duì)稱(chēng)自由射流的網(wǎng)格劃分為例，來(lái)介紹各種網(wǎng)格的生成。1 單擊命令面板中的按鈕（Mesh Face），進(jìn)入面的網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板（見(jiàn)圖25）。圖252 選擇視圖中的面，系統(tǒng)中默認(rèn)的網(wǎng)格點(diǎn)的類(lèi)型為四邊形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。單擊Apply按鈕，觀(guān)察網(wǎng)格的生成（見(jiàn)圖26）。圖263 在命令面板的Type中選擇網(wǎng)格類(lèi)型為Pave，單擊Apply按鈕，觀(guān)察網(wǎng)格的生成（見(jiàn)圖27）。圖274 選擇Element類(lèi)型為T(mén)ri，單擊Apply按鈕，觀(guān)察網(wǎng)格的生成（見(jiàn)圖28）。圖28（三） 邊界的定義 在Gambit中，我們可以先定義好各個(gè)邊界條件的類(lèi)型，具體的邊界條件取值在Fluent中確定。1 在菜單欄中選擇Fluent/Fluent5。這個(gè)步驟是不可缺少的，它相當(dāng)于給Gambit定義了一個(gè)環(huán)境變量，設(shè)置完之后，定義的邊界條件類(lèi)型和Fluent5中的邊界類(lèi)型相對(duì)應(yīng)。2 在命令面板中單擊按鈕，進(jìn)入?yún)^(qū)域類(lèi)型（Zone Type）定義面板。3 單擊按鈕，出現(xiàn)Specify Boundary type對(duì)話(huà)框（見(jiàn)圖29）。圖294 選擇Entity類(lèi)型為Edge。在視圖中選擇Edge1，在Name區(qū)域中輸入Wall，選擇Type為Wall，即定義Edge1的邊界條件為固壁條件，取名為Wall。5 選擇Edge2，定義邊界條件為壓力入流條件（Pressure Inlet），取名為Inflow。6 選擇Edge4，定義邊界條件為壓力出流條件（Pressure Outlet），取名為Outflow。7 選擇Edge5、6，定義邊界條件為遠(yuǎn)場(chǎng)壓力條件（Pressure Far-field），取名為Outflow1。8 選擇Edge3，定義邊界條件為軸對(duì)稱(chēng)條件（Axis），取名為Axis。（四） 保存和輸出1 在菜單欄中選擇File/Save as，在對(duì)話(huà)框中輸入文件的路徑和名稱(chēng)。（注意：在Gambit中要往一個(gè)文本框中輸入文字或數(shù)字，必須先將鼠標(biāo)在文本框中單擊選中文本框）2 選擇File/Export/Mesh，輸入文件的路徑和名稱(chēng)。1.3 三維建模相對(duì)于二維建模而言，三維建模與二維建模的思路有著較大的區(qū)別。二維建模主要遵循點(diǎn)、線(xiàn)、面的原則，而三維建模則更象搭積木一樣，由不同的三維基本造型拼湊而成，因此在建模的過(guò)程中更多的用到了布爾運(yùn)算及Autocad等其他的建模輔助工具。三視圖的使用在建立三維圖形的時(shí)候，使用三視圖有利于我們更好的理解圖形。圖30顯示的是Gambit的視圖控制面板。圖30在當(dāng)前狀況下，四個(gè)視圖都是激活的（在A(yíng)ctive欄中，顯示紅色），這時(shí)視圖控制面板中的十個(gè)命令將同時(shí)作用于四個(gè)視圖。在創(chuàng)建三維圖形之前，我們要做的第一項(xiàng)工作就是要將Gambit的四個(gè)視圖設(shè)置為頂視圖、前視圖、左視圖和透視圖。1 用鼠標(biāo)單擊Active右邊的后三個(gè)視圖，取消對(duì)它們的激活，激活取消后呈灰色（見(jiàn)圖31）。圖312 用鼠標(biāo)右鍵單擊視圖控制面板中的坐標(biāo)按鈕，彈出一組坐標(biāo)系（見(jiàn)圖32）。3 選擇，則左上視圖變成頂視圖。如法炮制，設(shè)置其他視圖（見(jiàn)圖33）。4 單擊控制面板中的，也可將視圖設(shè)成三視圖。圖32圖33基本三維模型的建立在Gambit控制面板中單擊按鈕，在Volume中用鼠標(biāo)右鍵單擊，彈出一組按鈕（見(jiàn)圖34），表示Gambit所能創(chuàng)建的基本三維幾何體，主要有長(zhǎng)方體、圓柱體等。圖34布爾運(yùn)算的基本概念典型的布爾運(yùn)算包括并、交、減。并：將兩個(gè)物體并成一個(gè)物體（兩個(gè)物體的并集）交：兩個(gè)物體的交集減：A物體減去B物體下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明基本三維幾何體的創(chuàng)建和布爾運(yùn)算的運(yùn)用1單擊按鈕，輸入?yún)?shù)創(chuàng)建一個(gè)高60，半徑6的圓柱體（見(jiàn)圖35）。在A(yíng)xial Loaction欄中選取Positive X，使得圓柱體的法線(xiàn)指向x方向。在Gambit中創(chuàng)建的幾何體，其基點(diǎn)都在坐標(biāo)系的原點(diǎn)（見(jiàn)圖36）。如果創(chuàng)建的幾何體過(guò)大，在視圖中無(wú)法顯示全圖，或者太小，無(wú)法分辨，單擊按鈕即可。圖35圖362為了能夠更好的觀(guān)察三維幾何體，可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)四個(gè)視