Gambit网格划分

1.基本几何结构的创建和网格化本章介绍了GAMBIT中一个简单几何体的创建和网格的生成。在本章中将学习到：z启动GAMBITz使用Operation工具箱z创建一个方体和一个椭圆柱体z整合两个几何体z模型显示的操作z网格化几何体z检查网格的品质z保存任务和退出GAMBIT1.1前提在学习本章之前，认为用户还没有GAMBIT的使用经验，不过，已经学习过前一章“本指南的使用”，并且熟悉GAMBIT界面以及本指南中所使用的规约。1.2问题描述本模型由两个相交的方体和椭圆柱体构成，其基本图形形状如图1-1所示。图1-1：问题说明1.3策略本章介绍使用GAMBIT生成网格的基本操作，特别地，将介绍：z如何使用“top-down”固体建模方法来方便地创建几何体z如何自动生成六面体网格“top-down”方法的意思是用户可以通过生成几何体（如方体、柱体等）来创建几何结构，然后，对它们进行布尔操作（如整合、剪除等），以这种方式，用户不用首先去创建作为基础的点、边和面，就可以快速创建出复杂的几何形体。一旦创建出一个有效的几何模型，网格就可以直接并且自动地（很多情况下）生成。在本例子中，将采用Cooper网格化算法来自动生成非结构化的六面体网格。更复杂的几何结构在生成网格之前可能还需要进行手工分解，这将在后面进行介绍。本章的学习步骤如下：z创建两个几何体（一个方体和一个椭圆柱体）z整合两个几何体z自动生成网格z检查网格的品质为了使本章的介绍尽量简短，一些必要的步骤被省略了：z调节几何体单边上节点的分布z设置连续介质类型（例如，标识哪些网格区是流体，哪些网格区是固体）和边界类型这些方面的详细内容，也包括其他方面，在随后的章节将涉及到。1.4步骤输入gambit-idbasgeom启动GAMBIT。这就打开了GAMBIT的图形用户界面(GUI)（图1-2）。GAMBIT把设定的名称（本例子中为basgeom）作为她将创建的所有文件的词头，如：basgeom.jou。第1步创建一个方体1.创建一个方体的步骤如下：a）在Operation工具箱中（位于GAMBITGUI右上角），选择GEOMETRY命令按钮，如果Geometry的工具箱没有出现，再用鼠标左击GEOMETRY命令按钮。当鼠标光标指到命令按钮上时，按钮的名字就会出现在GAMBITGUI底部的Description窗口中。当Geometry命令按钮被选中时，它就会凹下去。选中GEOMETRY命令按钮就打开GEOMETRY的工具箱。注意，第一次启动GAMBIT时，GEOMETRY命令按钮被缺省选中。b）在GEOMETRY工具箱中用鼠标左键选中VOLUME命令按钮。同样，如果选中了。命令按钮会凹下去。选中此命令就打开Geometry/Volume工具箱。图1-2：GAMBIT图形用户界面（GUI）c）用鼠标左键在Geometry/Volume工具箱中选择CREATEVOLUME命令按钮。打开CreateRealBrick对话框上面选择命令按钮的步骤可以简化描述如下：GEOMETRY-VOLUME-CREATEVOLUME在本章后面和后面各章节对命令按钮的选择都将采用如上形式。d）左键点击CreateRealBrick对话框中Width右边的文本框，输入值10，代表方体的长Width。e）使用Tab键将焦点移到Depth文本框，输入6，代表方体的宽Depth。Height文本框可以保留空白，GAMBIT将缺省地把它的值设为Width的值。f）从Direction右边的选项菜单中选择Centered。ⅰ.在Direction右边的选择按钮上按下鼠标左键，直到选项菜单出现。ⅱ.从列表中选择Centered。ⅲ.点击Apply按钮。在GAMBITGUI左下方的Transcript窗口中出现一条信息，显示表明一个名叫volume.1的几何体被创建起来了。这个几何体在图形窗口中如图1-3所示。图1-3：矩形方体（侧视图）如果在几何体创建过程中出现了错误，可以用UNDO命令按钮撤销多步创建过程的操作。在这里，只执行了一步操作，所以只能撤销一步操作。第2步创建一个椭圆柱体1.创建一个椭圆柱体a）当光标位于CREATEVOLUME命令按钮上时，按下鼠标右键。b）从弹出菜单中选择CREATEREALCYLINDER选项。！CREATEREALCYLINDER是当鼠标指到菜单项时显示在Description窗口中的文本。打开CreateRealCylinder对话框。上述步骤可以简化成如下形式：GEOMETRY-VOLUME-CREATEVOLUMERR表示用鼠标右键进行选择。c）在对话框的Height文本框中输入10。d）在Radius1文本框中输入3。e）在Radius2文本框中输入6。f）保留AxisLocation的缺省设置PositiveZ。g）点击Apply按钮。此时，形成的方体和椭圆柱体如图1-4所示。第3步整合两个几何体1.把方体和椭圆柱体整合成一个几何结构GEOMETRY-VOLUME-BOOLEANOPERATIONS打开UniteRealVolumes对话框。注意，UniteRealVolumes对话框昀上面的Volumes列表框是黄色的，这表明此时它处于激活状态，所以此时选择的任何几何体都将被输入到此框中。a)按下Shift键，用鼠标左键在图形窗口中点击方体的任何一边；！当用鼠标左键在图形窗口中选择几何体时，Shift键必须一直保持按下，以后，这个操作就用Shift-left-click表示。这时，图形窗口中的方体变成红色，它的名称(volume.1)也出现在UniteRealVolumes对话框中的Volumes列表框中。b)Shift-left-click图形窗口中的椭圆柱体。c)点击Apply按钮，接受选择，并整合方体和椭圆柱体。！作为选择，还可以在按下Shift键的同时，用鼠标右键在图形窗口中连续选择几何体，这种方法允许快速接受选择，并且在鼠标移动小的情况下完成操作。图1-4：方体和椭圆柱体！同样，在用鼠标右键进行选择时，Shift键也必须一直保持按下，此操作可用Shift-right-click表示。整合后的几何体如图1-5所示。在图形窗口中按下鼠标左键，并拖动鼠标，就可以旋转图形。关于图形显示操作的更多信息将在下一步介绍。第4步图形显示的操作1.在图形窗口中按下鼠标右键，并拖动鼠标，就可以放大当前视图2.在图形窗口中按下鼠标右键，并左右移动鼠标，就可以使视图围绕屏幕中心旋转3.按下鼠标左键，并移动鼠标，可以以自由形式旋转视图4.按下鼠标中键，并移动鼠标，可以平移视图5.在GlobalControl工具箱中选择SELECTPRESETCONFIGURATION命令按钮，可以把图形窗口分为四等分GAMBIT将图形窗口分为四等分，在每一等分中以不同方位显示模型。图形窗口中的每一个视图都可以独立操作，模型的任何改变在图形窗口的每一部分都会有显示，除非使某一部分或几部分失效。6.恢复模型的单显示a）用鼠标左键在图形窗口中选中位于屏幕中心的灰色小块b）拖动该小块到图形窗口的右下角7.点击GlobalControl工具箱中的ORIENTMODEL命令按钮，恢复模型的前视图。8.点击GlobalControl工具箱中的FITTOWINDOW命令按钮，调整模型大小以适合图形窗口显示。图1-5：整合成一个几何体的方体和椭圆柱体第5步网格划分1.对几何体进行网格划分MESH-VOLUME-MESHVOLUMES打开MeshVolumes对话框。a）在图形窗口中Shift-left-click几何体。GAMBIT将自动选择Cooper格式作为网格化工具，并且缺省设置Spacing下的Intervalsize为1。关于Cooper网格化工具的更详细内容参见GAMBITModelingGuid第三章。b）点击MeshVolumes窗口底部Apply按钮。接受所选几何体作为网格化几何体，接受GAMBIT为Cooper网格化方法选择的源面（该面的原始网格划分被用来扫描整个容积来生成容积单元），并且开始进行网格化。在GAMBITGUI上方会出现一个状态条，显示网格化的完成进度。图1－6：GAMBITGUI－四象限图形窗口网格化后的几何体如图1-7所示。第6步网格检查生成网格的品质检查是很重要的，因为像失真这样的性质会严重影响到CFD计算的准确性和健壮性。GAMBIT提供了几种品质分析手段（有时叫做metrics），可以用来评价网格的品质。例如，在诸如EquiAngleDeviation和EquiVolumeDeviation这样的失真分析中，值越小越好。落实网格系统中所有单元的面积/体积都为正也是很重要的。用户可以参阅CFD解算器中关于网格品质指标的文献。1.在GlobalControl工具箱选择EXAMINEMESH命令按钮。图1-7：网格化几何体打开ExamineMesh对话框。a）在ExamineMesh对话框顶部DisplayType下选中Range。在对话框的底部将出现一个直方图。直方图是由代表关于具体品质类型（QualityType）的网格单元的统计分布的条形图构成的。直方图中每一个竖条对应唯一的高品质和低品质。3DElement类型缺省设置为方体。b）在QualityType选项菜单中选择EquiAngleSkew。c）在直方图中点击一绿色的竖条，观察该品质范围内的单元每一个单元都有一个位于0到1之间的失真值。0代表理想单元。直方图分为10条，每一条代表失真值的0.1增量。对一个好的网格系统，直方图左边的条图大，而右边的条图小。图1-8显示的是点击直方图中从左边数起第5个条图后的视图（代表失真值在0.4和0.5之间的网格）d）移动直方图下的Upper和Lower滑块，重新定义显示的网格品质范围。第七步保存任务并退出GAMBIT1.保存GAMBIT任务并退出GAMBITFile-ExitGAMBIT会问是否希望在退出前保存当前任务点击Yes按钮，保存当前任务，并退出GAMBIT。小结本章通过使用“top-down”建模方法展示了怎样创建简单的3-D几何体，并对GAMBIT进行了粗略介绍。进而介绍了采用Cooper方法自动生成非结构化的六面体网格。关于Cooper方法的更多信息，参考GAMBITModelingGuide。图1-8：在一个具体品质范围内的网格单元2.建一个混合弯管模型（2－D）在本章中，将学习使用GAMBIT来创建一个混合弯管的几何结构并生成网格。混合弯管在动力厂和加工工业中经常会遇到。为了正确设计入口，预测弯曲部分邻域的流场和温度场是很重要的。在本章中将学到：z怎样用栅格系统来确定节点z怎样使用曲率中心和端点来创建圆弧z怎样在节点之间创建直边z怎样使用顶点分割圆弧z怎样由边创建面z怎样确定边上节点的分布z怎样在面上生成结构化网格z怎样设置边界类型z怎样将网格读入FLUENT4z怎样导出网格2.1前提学习本章之前假设已经学习了第一章并且熟悉GAMBIT界面。2.2问题描述本问题如图2-1所示，冷流体从大管进入，热流体从小管进入，两种流体在弯曲部位混合。图2-1：问题说明图2.3策略在本章中，将使用“bottom-up”方法（相对于第一章中的“top-down”方法）创建一个2维网格系统。“bottom-up”方法是指首先创建点，再连接点生成边，在连接边生成面（在3维系统中，再把面缝合起来生成体）。这个过程需要更多的步骤，结果，正如第一章，形成一个可以生成网格的几何结构。本章生成的网格是为了在FLUENT4中使用，所以，它必须是单块的结构化网格。然而，这种网格也可以为任何其他的FLUENT解算器使用。有时，这种类型网格又叫做映像（mapped）网格，这是因为每一个网格节点都有唯一的I、J、K索引。为了满足这个标准，必须增加一些额外的步骤，这在本章中将进行介绍。组成几何结构的直边合圆弧创建后，要创建两个面：一个是主流通道面（弯管），另一个是小的入流通道面。大的