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文檔簡介
cfMesh相關參數(shù)設定1.簡介cfMesh是一個基于OpenFOAM頂端的跨平臺的網(wǎng)格自動生成工具。cfMesh支持3D和2D網(wǎng)格生成,通過使用主庫中的組件來構建,這些組件是可擴展可組合成各種網(wǎng)格化工作流。核心庫利用網(wǎng)格修改器的概念,允許使用MPI的共享存儲器并行化(SMP)和分布式存儲器并行化進行有效的并行化。而且,對存儲器的使用情況進行了特別的關注,利用數(shù)據(jù)容器(列表,圖形等),在網(wǎng)格劃分過程中不需要太多動態(tài)存儲空間內存分配操作。2.可用的網(wǎng)格生成工具1.Cartesian:Cartesian在不同尺寸的cell間的過渡區(qū)域主要生成由六面體和多面體組成的3D網(wǎng)格。通過在終端窗口中輸入cartesianMesh開始。默認情況下,它生成一個邊界層,用戶可以根據(jù)要求做進一步的加密。2.2DCartesian:生成2D網(wǎng)格,在終端輸入cartesian2DMesh。默認的情況下生成一個邊界層,可以進一步的加密。幾何形狀以x-y平面的帶狀形式提供,并在z軸方向上拉伸。3.Tetrahedral:生成由四面體單元組成的網(wǎng)格,在終端輸入tetMesh。默認情況下不生成任何邊界層,用戶可以根據(jù)要求自己添加邊界層并進行加密。4.Polyhedral:生成由任意多面體單元組成的網(wǎng)格,在終端輸入pMesh。它適用于不規(guī)則幾何,并針對內存進行了優(yōu)化。3.輸入幾何cfMesh要求輸入的幾何以表面三角的形式進行輸入。對于2D的情形,幾何形狀是以x-y平面為邊界的三角形帶狀(不支持其他方向)。幾何包含下面的內容:
一系列的點——包含表面三角的所有點。
一系列的三角形——包含表面網(wǎng)格的所有三角形。Patches是在網(wǎng)格劃分過程中傳送到實體網(wǎng)格上的內容。表面的每個三角形都有一個給定的patch,不能給定多個patch。每個patch都由它的名字和類型來標識。默認情況下,所有的patch的名字和類型都在體網(wǎng)格上傳輸,并且在模擬的過程中可以方便地定義邊界條件。Facetsubsets:在網(wǎng)格劃分過程中并沒有傳輸?shù)綄嶓w網(wǎng)格上。他們用來定義網(wǎng)格劃分設置。在表面網(wǎng)格劃分時,每個面子集包含三角形的指標。注意表面網(wǎng)格的中的三角形可以包含在多個面子集中。Featureedges:特征邊在網(wǎng)格劃分的過程中被視為一種約束。三條或多條特征邊相交在面上的點被視為角。特征邊由surfaceFeatureEdges來生成。用戶在畫網(wǎng)格之前,必須要定義由cfMesh傳送的所有尖銳特征。兩個面之間的的邊界處和特征邊界在畫網(wǎng)格的過程中被處理為尖銳特征。三角測量中的其他邊不受約束。如圖所示表面網(wǎng)格中有一個高亮的綠色,facetsubset用藍色,用戶選擇的特征邊用紅色。建議的網(wǎng)格文件形式為:fms,ftr和stl。而且,幾何文件可以可以利用OpenFOAM中的surfaceConvert工具來轉換成需要的格式。而且,cfMesh也提供了額外的工具將面網(wǎng)格轉換成fms或將fms轉換成其他的格式。這三種建議的格式支持確定的patches,而且默認情況下將patches傳輸?shù)襟w網(wǎng)格上。其他格式也可以用于網(wǎng)格劃分,但是它們不支持在輸入的幾何中確定patches,并且生成的體網(wǎng)格的邊界上的所有的面都在單個的patch中。cfMesh優(yōu)先選擇的格式是fms格式,fms文件包含了畫網(wǎng)格過程中的所有需要的網(wǎng)格方面的相關信息,一個單獨的文件中存儲了patches,subsets和特征邊。而且,它還是所有的幾何文件格式中唯一一種,僅用一個文件存儲了所有幾何內容的格式,強烈推薦用戶選用該格式。fms文件中的內容形式如圖所示。4.字典畫網(wǎng)格的過程通過當前case的系統(tǒng)文件夾下的meshDict字典來控制的。用MPI進行并行化運行,需要當前case的system文件中的decomposeParDict字典來控制,需要并行的數(shù)量要在decomposeParDict中的numberOfSubdomains選項中設置。體網(wǎng)格畫出的結果存儲在constant文件中的polyMesh文件夾中。5.meshDict字典的設置cfMesh在畫網(wǎng)格的過程中僅僅有兩個設置強制性的。surfaceFile:給定幾何文件的路徑,指出幾何文件在當前case文件中的地址,可以選用stl格式的幾何文件,也可以選用fms格式的幾何文件。maxCellSize:生成的網(wǎng)格中允許的最大值,同時也是網(wǎng)格生成過程中默認的網(wǎng)格大小。圖1.maxCellSize:設定默認網(wǎng)格大小5.1meshDict中的加密設置一致性的網(wǎng)格不能滿足計算要求的時候,我們就需要對網(wǎng)格進行局部加密。boundaryCellSize:全局性設置,加密邊界網(wǎng)格。如圖1,只給定boun-daryCellSize的情況下,我們觀察邊界網(wǎng)格的大小和數(shù)量,會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格的大小為設定的boundaryCellSize的值,且標準網(wǎng)格的數(shù)量為2。boundaryCellSizeRefinementThickness:確定boundaryCellSize作用距離。如圖3所示。minCellSize:全局性設置,自動加密template的網(wǎng)格,該選項用來加密比預定的特征尺寸大的區(qū)域。確定網(wǎng)格的最小值。這樣可以把復雜的幾何文件生成網(wǎng)格,方便用戶快速模擬。如果有更高的網(wǎng)格質量要求,可以進一步的細化。圖2.boundaryCellSize設定邊界網(wǎng)格的大小3.boundaryCellSizeRefinementThickness6.localRefinementlocalRefinement指定邊界加密的區(qū)域。localRefinement字典中包含其他的子字典,子字典以幾何中的patch或facetsubset的名字命名。cellSize:指定加密區(qū)的網(wǎng)格大小。只有當加密區(qū)的網(wǎng)格小于上面指定的boundaryCellSize的大小的時候才起作用,在不設置refinement-Thickness的情況下自動生成的加密寬度為兩個cellSize的大小,可以觀察圖4驗證。additionalRefinementLevels:確定加密區(qū)網(wǎng)格的大小,此時加密區(qū)網(wǎng)格大大小為:maxCellSize/2的n次方,n為additionalRefinementLev-erls的值??捎^察圖5驗證。refinementThickness:指定加密區(qū)的厚度??赏ㄟ^觀察圖6來驗證。加密部分網(wǎng)格的大小等于:maxCellSize/2的n次方。n為additionalRefinementLeverls圖4.cellSize圖5.additionalRefinementLevels加密部分網(wǎng)格的大小等于:maxCellSize/2的n次方。n為additionalRefinementLeverls通過對比會發(fā)現(xiàn)addtionalRefinementLevels只作用于maxCellSize,且同時具有cellSize和addtionalThickness時優(yōu)先選擇后者圖5.refinementThickness6.objectRefinementobjectRefinement:確定立體內的加區(qū)域。支持的加密項為:線(line)、球(spheres)、盒子(boxes)、圓柱(cone)和中空錐體(hollowcones)。這些加密的區(qū)域,以子字典的形式出現(xiàn)在字典obj-ctRefinement中。refinementThickness:指定加密區(qū)的厚度,即離開加密項的厚度。當設定的值小于加密項內部網(wǎng)格的大小時,默認值為cellSize給定的大小。cellSize:確定加密項內部的網(wǎng)格大小,通過觀察圖可以看出加密項內的網(wǎng)格大小是給定的cellSize的的一半。如圖additionnalRefinementLevels:加密項內部相對于maxCell的加密程度:此時加密項內部網(wǎng)格大小為:maxCellSize/2的n次方,n為addit-ionalRefinementLeverls的值。objectRefinement內部子字典的設置與localRefinement內部相通項的設置相互獨立。1.box的設定和cellSize發(fā)現(xiàn)加密區(qū)網(wǎng)格的大小是設置的cellSize的一半2.hollowCone的設定和additionalRefinementLevers可以看出localRefinement中的additionalRefinementLevels與objectRefinements中的additionalRefinementLevels互不影響。3.Sphere的設定與refinementThicknessrefinementThickness設定的值小于cellSize設定的值,則refinementThickness默認值為cellSize設定的值。4.Line的設定refinementThickness大于cellSize才會體現(xiàn)出來,小于 cellSize時體現(xiàn)的是cellSize的大小。5.Cone的設定Boundarylayers邊界層是從邊界表面向內部延伸,而且,邊界層的厚度被邊界的cellsize控制,產(chǎn)生的邊界層的厚度跟cellsize的厚度相似。nLayers:確定邊界層的層數(shù),非強制性。默認生成的邊界層數(shù)為0或1.thicknessRatio:兩個相鄰邊界層厚度的比。非強制性。默認值為1.maxFirstLayerThickness:確保第一個邊界層不大于該值。非強制性。patchBoundaryLayers:boundaryLayers的子字典,對單個的patch設定局部邊界層??梢越o單個的patch設定nLayers,thicknessRatio和maxFirstLayerThickness。默認情況下,邊界層的個數(shù)由patchBoun-daryLayers中的nLayers和patchBoundaryLayers中的nLayers最大的那個決定。allowDiscontinuity:確保當前patch中的nLayers不擴散到其他的patches中。Renamingpatches在畫網(wǎng)格的過程中改變patches的名稱和類型。在renameBoundary字典中的相關設置如下:newPatchNames:包含需要更改名稱的patches。對每個patch需要設置它的新名稱和新類型:newName:設置新名稱,非強制性。type:確定給定的patch的類型,非強制性。defaultName:除了在newPatchName中設置的patch的之外其他所有patch的新名稱,非強制性。defaultType:除了newPachName中設置的patch之外其他所有patch的類型,非強制性。相關設置如下頁所示:Workflowcontrols在網(wǎng)格工作流的過程中,可以臨時暫停畫網(wǎng)格的步驟,并保存當前的網(wǎng)格狀態(tài),而且可以接著最近的一步繼續(xù)畫網(wǎng)格。這些設置在字典w-orkflowControls中體現(xiàn),臨時停止并保存的的位置由關鍵詞stopAfter來控制。這些位置最可能發(fā)生在工作流中的下面幾個步驟后:1、templateGeneration:在template初始化后就停止畫網(wǎng)格的過程。這一步可以用來檢查template生成的幾何是否足夠好。1、templateGeneration:template初始化后停止畫網(wǎng)格,檢查template生成的幾何是否足夠好。
2、surfaceTopology:表面拓撲,把表面不連續(xù)的網(wǎng)格清除掉。當要求的幾何比較粗糙的時候停在這一步。
3、surfaceProjection:表面投影,當體網(wǎng)格的表面投影到輸入的幾何上后停止。檢查網(wǎng)格是否投影到輸入幾何的正確的地址。4、patchAssignment:每個邊界面分配一個邊界patch后停止。檢查特征邊界是否正確。
5、edgeExtraction:
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