第三章 GAMBIT網(wǎng)格劃分基礎-1

1、第三章 GAMBIT網(wǎng)格劃分基礎曹雙華 主講07/04結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格的區(qū)別結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格的區(qū)別 結構網(wǎng)格就是在一定區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格點可以用統(tǒng)一的編號，比如三維的網(wǎng)格點可以用連續(xù)i，j，k唯一標志并且可以表達相互之間的位置關系，比較節(jié)約存儲空間，利于編程計算，但對復雜流場的適應性較差。 非結構網(wǎng)格一般是每個單獨的網(wǎng)格單元都有獨立的編號，并且最后要附加一個全場的總編號來確定每個單獨網(wǎng)格之間的關系，占用的存儲空間較大，編程比較麻煩，但是對復雜流場的適應性較好。3.1 用GAMBIT 生成網(wǎng)格的步驟 Gambit 軟件提供了功能強大、靈活易用的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出滿足CFD 特殊需要的網(wǎng)格

2、。 3.1.1 生成線網(wǎng)格 在線上生成網(wǎng)格，作為將在面上劃分網(wǎng)格的網(wǎng)格種子，允許用戶詳細的控制在線上節(jié)點的分布規(guī)律，Gambit 提供了滿足CFD 計算特殊需要的五種預定義的節(jié)點分布規(guī)律。 3.1.2 生成面網(wǎng)格 對于平面及軸對稱流動問題，只需要生成面網(wǎng)格。對于三維問題，也可以先劃分面網(wǎng)格，作為進一步劃分體網(wǎng)格的網(wǎng)格的網(wǎng)格種子。 Gambit 根據(jù)幾何形狀及CFD 計算的需要提供了三種不同的網(wǎng)格劃分方法: 1、映射方法映射網(wǎng)格劃分技術是一種傳統(tǒng)的網(wǎng)格劃分技術，它僅適合于邏輯形狀為四邊形或三角形的面，它允許用戶詳細控制網(wǎng)格的生成。在幾何形狀不太復雜的情況下，可以生成高質(zhì)量的結構化網(wǎng)格。 2、子映

3、射方法為了提高結構化網(wǎng)格生成效率，Gambit 軟件使用子映射網(wǎng)格劃分技術。也就是說，當用戶提供的幾何外形過于復雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動對幾何對象進行再分割，使在原本不能生成結構化網(wǎng)格的幾何實體上劃分出結構化網(wǎng)格。子映射網(wǎng)格技術是FLUENT公司獨創(chuàng)的一種新方法，它對幾何體的分割只是在網(wǎng)格劃分算法里進行，并不真正對用戶提供的幾何外形做實際操作。 3、自由網(wǎng)格對于拓撲形狀較為復雜的面，可以生成自由網(wǎng)格，用戶可以選擇合適的網(wǎng)格類型(三角形或四邊)。 3.1.3 邊界層網(wǎng)格 CFD 計算對計算網(wǎng)格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應采用較密的貼體網(wǎng)格，二是網(wǎng)格的疏密程度與流場參數(shù)的變化梯度大體

4、一致。 對于面網(wǎng)格，可以設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)。 對于體網(wǎng)格，也可以設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)結構強度分析的需要而設計的，在結構分析中不存在邊界層問題，因而采用這種工具生成的網(wǎng)格難以滿足CFD 計算要求，而Gambit 軟件解決了這個特殊要求。 3.1.4 生成體網(wǎng)格 對于三維流動問題，必須生成三維實體網(wǎng)格。Gambit 提供五種體網(wǎng)格的生成方法。 1、映射網(wǎng)格對于六面體結構，可以使用映射網(wǎng)格方法直接生成六面體網(wǎng)格。對于較為復雜的幾何形體，必須在劃分網(wǎng)格前將其分割為若干個六

5、面體結構。 2、子映射網(wǎng)格Gambit 軟件的子映射網(wǎng)格劃分技術同樣適用于體網(wǎng)格。也就是說，當用戶提供的幾何外形過于復雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動對幾何對象進行再分割，使在原本不能生成結構化網(wǎng)格的幾何實體上劃分出結構化網(wǎng)格。 3、Cooper 方法Cooper 方法適合于在一個方向幾何相似，而在另兩個方向幾何較為復雜的實體。 4、Tgrid 方法對于復雜的工程結構，可以采用Tgrid 方法方法生成四面體和金字塔網(wǎng)格，Tgrid 方法生成網(wǎng)格過程不需要用戶干預，可以劃分出網(wǎng)格密度變化很大的網(wǎng)格。特別適合計算域很大的外流場。 5、混合網(wǎng)格對于復雜的工程結構，可以綜合使用所有的網(wǎng)格生成方法。在貼近

6、壁面處可以生成結構化網(wǎng)格，在不需要嚴格控制的地方，可用Tgrid 方法生成自由網(wǎng)格。Gambit 軟件可以根據(jù)幾何結構特點和現(xiàn)有的網(wǎng)格約束條件迅速生成網(wǎng)格?；旌暇W(wǎng)格技術的應用將大大減少網(wǎng)格劃分時間，同時又能保證網(wǎng)格的質(zhì)量。3.2 GAMBIT 的圖形用戶界面 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。Gambit 的圖形用戶界面如下圖所示：圖3.2.1 Gambit 操作界面 如圖3.2.1 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

7、圖控制面板。 菜單欄菜單欄位于操作界面的上方，其最常用的是File 命令下的New、Open、Save、Save as和Export 等命令。這些命令的使用和標準的軟件一樣。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3.2.2 顯示的是視圖控制面板。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

8、控制面板中下方十個命令才會作用于該視圖。圖3.2.2 視圖控制面板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 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，按住右鍵上下拖動鼠標可以縮放視圖中的物體。3.3 GAMBIT 菜單命令 命令面板是Gambit 的核心部分，通過命令面板上的命令圖標，可以完成絕大部分Gambit 的使命。 圖3.3.1 顯示的就是Gambit 的命令面板。圖3.3.1 Gambit 的命令面板 從命令面板中我們就可以看出，網(wǎng)格生成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3.3.2 所示）。命令顯示窗中記錄了每一步操作的命令和結果，而命令輸入欄則可以直接輸入命令，其效果