Gambit使用教程及入門實例

1、第一章 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用戶界面可分為7個部分，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可識別的文件后綴為.dbs，而要將gambit中建立的網(wǎng)格模型調(diào)入

2、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中可顯示四個視圖，以便于建立三維模型。同時我們也可以只顯示一個視圖。視圖的坐標軸由視圖控制面板來決定。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部分，上面的一排四個圖標表示的是四個視圖，當激活視圖圖標時，視圖控制面板中下方十個命令才會作用于該視圖。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、選擇顯示項目、渲染方式。同時，我們還可以使用鼠標來控制視圖中的模型顯示。其中按住左鍵拖曳鼠標可以旋轉(zhuǎn)視圖，按住中鍵拖動鼠標則可以在視圖中移動物體，按

3、住右鍵上下拖動鼠標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，通過命令面板上的命令圖標，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。weism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步驟：一是建立模型，二是劃分網(wǎng)格，三是定義邊界。這三個部分分別對應著operation區(qū)域中的前三個命令按鈕geometry(幾何體)、mesh（網(wǎng)格）和zones（區(qū)域）。operation中的第四個命令按鈕tools則是用來定義視圖中的坐標系統(tǒng)，一般取默認值。命令面板中的各個按鈕的含義和使用方法將在以后的具體例子中介紹。命

4、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 ，當我們將鼠標放在命令面板中任意一個按鈕的上面，description窗口中將出現(xiàn)對該命令的解釋。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，進入幾何體面板。圖6 幾何體面板中的命令按鈕圖6中從左往右依次是創(chuàng)建 點、線、面、體和組 的命令。對于二維網(wǎng)格的建立，一般要遵循從點到線

5、，再從線到面的原則。以二維軸對稱單孔噴嘴的網(wǎng)格劃分為例介紹二維網(wǎng)格的生成。1、首先要確定問題的計算域。計算域的確立圖1是一個二維軸對稱單孔噴嘴射流問題的計算區(qū)域。由于fulent的邊界提法比較粗糙，多為一類邊界條件，因此建議在確定計算域時，可以適當加大計算范圍。從圖中我們可以看出，計算區(qū)域為4d*12d，其中在噴嘴的左邊取了2d的計算區(qū)域，就是為了減小邊界條件對計算的影響。圖1 計算域的確定對于上述的計算域，我們在建立計算模型時按照點、線、面的順序來進行。創(chuàng)建點（vertex）單擊命令面板中的vertex按鈕，進入vertex面板（見圖7）圖7 vertex命令面板點的創(chuàng)建：單擊vertex

6、create按鈕；在create real vertex對話框中輸入點的坐標；再單擊apply按鈕；就可以創(chuàng)建點。計算出計算域的各個頂點的坐標，依次創(chuàng)建這些頂點（見圖8）。圖8 點的創(chuàng)建在gambit中點的創(chuàng)建方式有四種：根據(jù)坐標創(chuàng)建；在線上創(chuàng)建；在面上創(chuàng)建；在體上創(chuàng)建。我們可以根據(jù)不同的需要來選擇不同的創(chuàng)建方式（見圖9）。圖9vertex中常用的命令還有：move/copy、undo和del。l move/copy命令 圖10顯示的是move/copy vertex對話框。圖10當我們要復制或移動一個點時，首先要選擇需要作用的點。在命令面板中單擊vertices右邊的輸入欄，輸入欄以高亮黃色

7、顯示，表明可以選擇需要的點。在gambit中選擇一個對象的方法有兩種：1 按住shift鍵，用鼠標左鍵單擊選擇的對象，該對象被選中，以紅色顯示。2 單擊輸入欄右方的向上箭頭，就會出現(xiàn)一個對話框，從對話框中可以選擇需要的點的名稱（見圖11）。因此為了便于記憶，建議在創(chuàng)建對象的時候要起一個便于記住的名字。圖11同時，gambit還為我們提供了三種不同的坐標系，即直角坐標系、柱坐標和球坐標。在命令面板的坐標類型中，可以選擇不同的坐標系。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命令而沒有redo命令。l del del命令用來刪除一些誤操作或不需

8、要的對象。單擊del按鈕，在視圖中選擇需要刪除的對象，再單擊apply按鈕即可。線的創(chuàng)建（line）在命令面板中單擊edge按鈕，就可以進行線的創(chuàng)建和編輯（見圖12）。在gambit中，最常用的是直線的創(chuàng)建。圖12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的點，單擊apply按鈕即可（見圖13）。這時視圖中的線段是以黃色顯示。當這些線段組成一個面時，將以藍色顯示。圖13除了創(chuàng)建直線外，gambit還可以創(chuàng)建其他的一些線段，如圓弧、圓、倒角、橢圓等（見圖14）圖14edge命令中常用的還有合并、分離等命令，即可以把兩條線段合成一條，也可以將一條線

9、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。因為面的創(chuàng)建需要一個封閉的曲面。面（face）的創(chuàng)建面的創(chuàng)建工作十分簡單，只須選擇組成該面的線，單擊apply按鈕即可（見圖15）。需要注意的是這些線必須是封閉的，同時我們要創(chuàng)建一個二維的網(wǎng)格模型，就必須創(chuàng)建一個面，只有線是不行的。同樣的道理，在創(chuàng)建三維的網(wǎng)格模型的時候，就必須創(chuàng)建體。圖15在面的創(chuàng)建中，有一個布爾運算的操作，可以使我們創(chuàng)建不規(guī)則形狀的面（見圖16）。布爾運算包括三種方式：加、減、交。圖162、網(wǎng)格的劃分在命令面板中單擊mesh按鈕，就可以進入網(wǎng)格劃分命令面板。在gambit中，我們可以分別針對邊界層、邊、面、體和組劃分網(wǎng)格。圖

10、17所示的五個按鈕分別對應著這五個命令。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，即可進入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建（見圖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：（1）網(wǎng)格點距邊界的距離（first row）；（2）網(wǎng)格的比例因子（growth factor）；（3）邊界層網(wǎng)格點數(shù)（rows，垂直邊界方向）；（4）邊界層厚度（depth）；這四個參數(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，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)

11、域，系統(tǒng)給我們提供了四種創(chuàng)建方式（見圖19）。圖192.1.2 創(chuàng)建一個邊界層網(wǎng)格以上述二維軸對稱圓孔射流的計算模型為例，介紹邊界層網(wǎng)格的生成。1 單擊mesh按鈕，選擇boundary layer選項，進入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板。2 按住shift按鈕，用鼠標左鍵單擊圖形中的線段1，選擇其為創(chuàng)建對象。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（見圖20）。圖 202.2.2創(chuàng)建邊上的網(wǎng)格點數(shù)當我們劃分的網(wǎng)格需要在局部加密或者劃分不均勻網(wǎng)格時，我們首先要定義邊上的網(wǎng)格點的數(shù)目和分布情

12、況。邊上的網(wǎng)格點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)合實例介紹邊上網(wǎng)格點的創(chuàng)建。1. 單擊命令面板中的按鈕，進入edge網(wǎng)格創(chuàng)建面板（見圖21）。 圖212. 在圖13中選擇線段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。5. 在interval count按鈕的左邊輸入?yún)?shù)值為20。6. 單擊apply按鈕，觀察視圖中邊上的網(wǎng)格點的生成（見圖22）。圖227 選擇視圖中的線段3，取消對double

13、 side按鈕的選擇，設(shè)置radio為1.01，interval count為80，觀察視圖中網(wǎng)格點的分布情況。視圖中選中線段上的紅色箭頭代表了edge上網(wǎng)格點分布的變化趨勢。 如果radio大于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點的分布變疏，小于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點的分布變密。 如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格點的分布情況與預計的相反，可以采用兩種方法解決：（1）按住shift 按鈕，在所選擇的線段上單擊鼠標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段4、5、6、1，設(shè)置合理的網(wǎng)格點分布。注意：在設(shè)置網(wǎng)格點分布的時候，一個封閉面的最后一條線段的網(wǎng)格點的分布可

14、以通過系統(tǒng)自動計算得到。2.2.3 劃分面的網(wǎng)格gambit對于二維面的網(wǎng)格的劃分提供了三種網(wǎng)格類型：四邊形、三角形和四邊形/三角形混合；同時還提供了五種網(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將一個不規(guī)則的區(qū)域劃分為幾個規(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將一個三角形區(qū)域劃分為三個四邊形區(qū)域并劃分規(guī)則網(wǎng)格。wedge primitive在一個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適用類型方法quadtriquad/trimapsubmappav

15、etri primitivewedge primitive表2下面仍然以二維軸對稱自由射流的網(wǎng)格劃分為例，來介紹各種網(wǎng)格的生成。1 單擊命令面板中的按鈕（mesh face），進入面的網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板（見圖25）。圖252 選擇視圖中的面，系統(tǒng)中默認的網(wǎng)格點的類型為四邊形結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。單擊apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖26）。圖263 在命令面板的type中選擇網(wǎng)格類型為pave，單擊apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖27）。圖274 選擇element類型為tri，單擊apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖28）。 圖28（三） 邊界的定義 在gambit中，我們可以先定義好各個邊界條件的

16、類型，具體的邊界條件取值在fluent中確定。1 在菜單欄中選擇fluent/fluent5。這個步驟是不可缺少的，它相當于給gambit定義了一個環(huán)境變量，設(shè)置完之后，定義的邊界條件類型和fluent5中的邊界類型相對應。2 在命令面板中單擊按鈕，進入?yún)^(qū)域類型（zone type）定義面板。3 單擊按鈕，出現(xiàn)specify boundary type對話框（見圖29）。圖294 選擇entity類型為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（pr

17、essure 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，定義邊界條件為遠場壓力條件（pressure far-field），取名為outflow1。8 選擇edge3，定義邊界條件為軸對稱條件（axis），取名為axis。（四） 保存和輸出1 在菜單欄中選擇file/save as，在對話框中輸入文件的路徑和名稱。（注意：在gambit中要往一個文本框中輸入文字或數(shù)字，必須先將鼠標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。1.3

18、 三維建模相對于二維建模而言，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、線、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，因此在建模的過程中更多的用到了布爾運算及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在當前狀況下，四個視圖都是激活的（在active欄中，顯示紅色），這時視圖控制面板中的十個命令將同時作用于四個視圖。在創(chuàng)建三維圖形之前，我們要做的第一項工作就是要將gambit的四個視圖設(shè)置為頂視圖、前視圖、左視圖和透視圖。1、用鼠標單擊act

19、ive右邊的后三個視圖，取消對它們的激活，激活取消后呈灰色（見圖31）。圖312、 用鼠標右鍵單擊視圖控制面板中的坐標按鈕，彈出一組坐標系（見圖32）。圖323、 選擇，則左上視圖變成頂視圖。如法炮制，設(shè)置其他視圖（見圖33）。圖334、單擊控制面板中的，也可將視圖設(shè)成三視圖。基本三維模型的建立在gambit控制面板中單擊按鈕，在volume中用鼠標右鍵單擊，彈出一組按鈕（見圖34），表示gambit所能創(chuàng)建的基本三維幾何體，主要有長方體、圓柱體等。圖34布爾運算的基本概念典型的布爾運算包括并、交、減。并：將兩個物體并成一個物體（兩個物體的并集）交：兩個物體的交集減：a物體減去b物體下面用一個

20、簡單的例子來說明基本三維幾何體的創(chuàng)建和布爾運算的運用1單擊按鈕，輸入?yún)?shù)創(chuàng)建一個高60，半徑6的圓柱體（見圖35）。在axial loaction欄中選取positive x，使得圓柱體的法線指向x方向。在gambit中創(chuàng)建的幾何體，其基點都在坐標系的原點（見圖36）。如果創(chuàng)建的幾何體過大，在視圖中無法顯示全圖，或者太小，無法分辨，單擊按鈕即可。圖35圖362為了能夠更好的觀察三維幾何體，可以用鼠標拖動四個視圖中央的小方塊，改變四個視圖的大?。ㄒ妶D37）。3再創(chuàng)建兩個圓柱體，分別指向y和z方向（見圖38）。4單擊按鈕，移動圓柱體，使其如圖39所示。5單擊按鈕，選擇三個圓柱體，依次將它們合并在一

21、起（見圖40）。圖37圖38圖39圖406為了更加清楚的觀察三維幾何體，可以選擇按鈕（見圖41）。圖417選擇按鈕即可恢復原狀。網(wǎng)格劃分三維幾何體網(wǎng)格的劃分與二維的基本一樣，但三維物體的網(wǎng)格劃分比較難以把握，尤其是對局部的加密。引入cad圖形gambit只適用于創(chuàng)建簡單的三維幾何體，對于復雜形體而言，其繪圖功能是遠遠不夠的，這時gambit允許我們引入一些其他軟件創(chuàng)建的文件，常用的有autocad創(chuàng)建的asci形式的文件.sat。cad中創(chuàng)建的圖形要輸出為.sat文件，要滿足一定的條件。對于二維圖形來說，它必須是一個region，也就是說要求是一個聯(lián)通域。對于三維圖形而言，要求其是一個asci

22、 body。范例一二維軸對稱維多辛斯基曲線噴嘴圖1 噴嘴示意圖 圖1為維多辛斯基曲線噴嘴示意圖。圖中的維多辛斯基曲線雖然在gambit中也能創(chuàng)建，但曲線的光滑效果不如cad中的好。因此在遇到復雜幾何體時，可以考慮在cad中繪制部分圖形然后在gambit中進行組裝。（一） 在autocad中創(chuàng)建維多辛斯基曲線1 利用pline命令將維多辛斯基曲線上的各點坐標連成一條折線。2 利用pedit命令使折線光滑。3 創(chuàng)建其他輪廓線（見圖2）。噴嘴的具體參數(shù)見參考圖紙。圖2 cad中創(chuàng)建的噴嘴輪廓線（二） 輸出為acis的.sat文件對于二維圖形要輸出為.sat文件，必須是一個region圖形。1 輸入r

23、egion命令，或在命令面板中單擊。2 選擇噴嘴輪廓線，單擊鼠標右鍵或回車。3 選擇file/export，選擇保存類型為acis（*.sat），輸入文件名為jet.sat。4 選擇噴嘴輪廓線，單擊鼠標右鍵或回車。（三） 在gambit 中輸入.sat文件1 在gambit 中選擇file/import/acis，輸入文件名，單擊accept按鈕（見圖3），即可將cad 中創(chuàng)建的圖形讀入gambit（見圖4）。注意：由于gambit中只能利用坐標參數(shù)進行定位，所以在cad中創(chuàng)建圖形時要注意選好坐標（如起始點為原點坐標）。圖3 輸入對話框圖4 輸入圖形（四） 完成模型的其他部分1 如圖5所示，完

24、成模型的其他部分，將噴嘴的外流場組成一個面。計算域為20d*5d圖5二維軸對稱噴嘴計算域（五） 劃分網(wǎng)格1 噴嘴內(nèi)部的面（face1），定義網(wǎng)格數(shù)為80*50，網(wǎng)格類型為四邊形map網(wǎng)格（圖6）。圖62 噴嘴外部的面（face2），定義軸線上網(wǎng)格點為240個。定義噴嘴外輪廓線的網(wǎng)格點數(shù)（見圖7）圖7注意：對于網(wǎng)格的劃分，如果要求控制網(wǎng)格的密度，可以遵循從線到面的原則，但是對于多邊形區(qū)域而言，不能將所有邊的網(wǎng)格點都定死，必須有一些邊不定義網(wǎng)格。如四邊形區(qū)域，一般只定義相鄰兩個邊的網(wǎng)格。至于多邊形區(qū)域怎樣定義邊上的網(wǎng)格，必須在實踐中不斷的嘗試。3 劃分外區(qū)域的網(wǎng)格，網(wǎng)格類型為submap（見圖8）。圖8（六） 定義邊界條件1 選擇solver/fluent5。2 單擊按鈕。3 定義各邊界條件。4 單擊，將兩個面設(shè)為同一個連續(xù)體（fluid）（見圖9）圖9注意：對于一個復雜的幾何體而言，在網(wǎng)格劃分時必定要劃分為多個區(qū)域。將這些區(qū)域定義到一個統(tǒng)一的連續(xù)體中，這樣，不同區(qū)域間的分隔線就會被默認為內(nèi)部網(wǎng)格點。5 將網(wǎng)格輸出為.msh文件。二三維雙孔噴嘴圖10顯示的最終創(chuàng)建的幾何體。由于流場的對稱性，因此取一半的流場進行計算。噴嘴上游管徑為36mm，噴嘴直徑為6mm，兩噴嘴中心距為12mm。噴嘴和上游管徑連接處有1mm的倒角。三維雙孔噴