第三章 GAMBIT網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)-1

1、第三章 GAMBIT網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)曹雙華 主講07/04結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的區(qū)別結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的區(qū)別 結(jié)構(gòu)網(wǎng)格就是在一定區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格點(diǎn)可以用統(tǒng)一的編號，比如三維的網(wǎng)格點(diǎn)可以用連續(xù)i，j，k唯一標(biāo)志并且可以表達(dá)相互之間的位置關(guān)系，比較節(jié)約存儲空間，利于編程計(jì)算，但對復(fù)雜流場的適應(yīng)性較差。 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格一般是每個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格單元都有獨(dú)立的編號，并且最后要附加一個(gè)全場的總編號來確定每個(gè)單獨(dú)網(wǎng)格之間的關(guān)系，占用的存儲空間較大，編程比較麻煩，但是對復(fù)雜流場的適應(yīng)性較好。3.1 用GAMBIT 生成網(wǎng)格的步驟 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(xì)的控制在線上節(jié)點(diǎn)的分布規(guī)律，Gambit 提供了滿足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。 3.1.2 生成面網(wǎng)格 對于平面及軸對稱流動(dòng)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(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: 1、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。 2、子映

3、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，當(dāng)用戶提供的幾何外形過于復(fù)雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動(dòng)對幾何對象進(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，并不真正對用戶提供的幾何外形做實(shí)際操作。 3、自由網(wǎng)格對于拓?fù)湫螤钶^為復(fù)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(jì)算對計(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參數(shù)的變化梯度大體

4、一致。 對于面網(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題，因而采用這種工具生成的網(wǎng)格難以滿足CFD 計(jì)算要求，而Gambit 軟件解決了這個(gè)特殊要求。 3.1.4 生成體網(wǎng)格 對于三維流動(dòng)問題，必須生成三維實(shí)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(jié)構(gòu)，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(fù)雜的幾何形體，必須在劃分網(wǎng)格前將其分割為若干個(gè)六

5、面體結(jié)構(gòu)。 2、子映射網(wǎng)格Gambit 軟件的子映射網(wǎng)格劃分技術(shù)同樣適用于體網(wǎng)格。也就是說，當(dāng)用戶提供的幾何外形過于復(fù)雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動(dòng)對幾何對象進(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。 3、Cooper 方法Cooper 方法適合于在一個(gè)方向幾何相似，而在另兩個(gè)方向幾何較為復(fù)雜的實(shí)體。 4、Tgrid 方法對于復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，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(yù)，可以劃分出網(wǎng)格密度變化很大的網(wǎng)格。特別適合計(jì)算域很大的外流場。 5、混合網(wǎng)格對于復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，在不需要嚴(yán)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shù)的應(yīng)用將大大減少網(wǎng)格劃分時(shí)間，同時(shí)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(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。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(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

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(biāo)準(zhǔn)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(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(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

8、控制面板中下方十個(gè)命令才會(huì)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(biāo)選擇顯示項(xiàng)目渲染方式 可以使用鼠標(biāo)來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。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(biāo)，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(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3.3.2 所示）。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