gambit实例car学习指南

1、5 引入和整理轿车几何结构在这个指南中，你将会引入一个包含轿车几何结构的IGES文件，整理改几何结构并用三角形和四面体对其划分网格。在这个指南中你将学到如何：·导入IGES文件·指定给几何图形着色的方式·用手动和自动的方式接边·合并各面·生成一个三角形的表面网格·用四面体网格给体积划分网格·准备将这些网格读入FLUENT 55.1 前提这个指南假定你已经做完指南1的工作，因而熟悉GAMBIT GUI（图形用户界面）。5.2 问题描述 所要考虑的问题的示意图如51所示；它是一辆豪华轿车的外形，你要在轿车车体外面生成一套网格；因

2、此，要生成一个围绕该几何结构的方体来代表流场。图51：轿车的概图5.3 解决方案在这个指南中，你会生成一套围绕作为IGES文件导入的汽车车体几何结构的完全非结构化四面体网格。这个指南举例说明了要为一个导入的CAD几何结构划分网格所需遵循的典型步骤。导入的几何结构是“不清晰的”也就是说，有一些面之间有裂缝使得其不适用于生成一个CFD网格，你首先要用GAMBIT中提供的工具对几何结构进行整理。大部分的缝隙可以在网格导入的过程中或者后续过程中通过“接边”指令自动修补。原始的CAD几何结构在整理过程中没有改变；修补缝隙所需的更改要利用“虚拟的”的几何结构来进行，该结构在“真实的”的几何结构之上。在原始

3、的几何结构里有些边非常短且可以用去除。其它的边不能自动接合，因为它们离得比规定偏差远的多。你要手动地连接这样的边。导入的几何结构包括一定数量的小表面，这些面的边不必要地限制了网格地生成过程。利用“合并表面”指令，GAMBIT可以让你毫不费力地在网格划分之前合并这些表面，然后你可以利用GAMBIT在汽车表面自动生成三角形网格。因为导入的几何结构只包括车体，所以你必须围绕车体生成一个合适的区域以便于进行CFD分析（这大致等同于将汽车放置于一个风道内）。这个指南的余下部分说明了如何沿车体加上一个真实的框，利用虚拟的几何结构去生成一些丢失的表面，并且在最后将所有的表面接合到一个简单的体中。然后可以利用

4、四面体划分网格方法对这个体进行网格划分（没有任何分解）。54 程序1. 从GAMBIT安装区域的目录里拷贝文件 path/Fluent.Inc/gambit1.0/tut/sedan.igs到你的工作目录（例如，/home/user/tutorial/）。2. 启动GAMBIT。第1步：选择解算器1. 你可以选择缺省解算器（FLUENT 5）。解算器的选择指定了不同的图框下可利用的选项里（例如，在Specify Boundary Types 图框里可利用边界类型）。目前所选择的解算器显示在GAMBIT GUI顶部。第2步：导入车体的IGES文件File -> Import -> I

5、GES 打开Import IGES File图框。1. 选择Options下的No stand-alone vertices和No stand-alone edges确认框。这个选项命令GAMBIT不能读入任何不属于表面、边或者体的顶角。当你只想要表面的时候这个选择也是可用的。在几何结构被读入GAMBIT之后这些顶点可以被删除，但是这个选项排除了附加步骤。2. 点击Browse. 按钮。打开Select File窗口。a)在Files列表里选择sedan.igs。b)在Select File 窗口里点击Accept按钮。3. 在图形窗口里点击Global Control工具条里的SPECIFY

6、 COLOR MODE命令按钮变换到几何结构的基于连通性着色。SPECIFY COLOR MODE命令按钮将会变换到。当GAMBIT处于这种连通性色彩模式下时，它所表现的色彩是基于实体之间的连通性的。在图形窗口里所有边的颜色将变成橙色。这表明各个面并没有彼此相连；表面之间有缝隙。4. 选择Virtual Cleanup键并将% Shortest Edge定为10，这样就将最短边的连接误差设置10。 引入了一个连接操作的自动化程序在几何结构读入GAMBIT之后试图对导入的结构进行整理。5. 在Import IGES File图框里点击Accept按钮。轿车车体的IGES文件将被读入到GAMBIT

7、中，如图52所示。注意该几何结构初始显示为桔色的边。当修补操作进行时，边就会变成浅蓝色。图52：导入的轿车车体第3步：去除非常短的边导入的IGES几何结构是“不清晰的”也就是说，在各个表面之间有一些短边和缝隙待修补。在这一步里，你要去除这些短边。1. 寻找最短边GEOMETRY -> EDGE -> CONNECT/DISCONNECT EDGES -> 打开Connect Edges图框。a)从Edges右边的选项菜单选中All。b)选中Real and Virtual (Tolerance)选项。c)点击Highlight shortest edge按钮。GAMBIT将会

8、在图形窗口里突出（用白色）最短边连同其标号一起。d) 用鼠标围着短边拖出一个框并按下ctrl键放大突出的短边。 图5-3示出了轿车上包括最短边的常规区域，图54示出了改边的放大图形。图53：轿车显示最短边所在区域图54：轿车显示最短边附近放大的区域2. 去除这个最短边。GEOMETRY -> VERTEX -> CONNECT/DISCONNECT VERTICES -> 打开Connect Vertices图框。a)选择Virtual (Forced)选项。b)选择最短边上的两个顶点。c)点击Apply按钮。当GAMBIT试图连接两个顶点时，会产生一条错误信息声明连接这两点

9、将会造成该边被删除。在一些情形下，并不期望这种结果；因此，通过一个缺省设置以保护几何图形免遭这样的操作。d)从主菜单列的Edit菜单中选择Defaults，并将GEOMETRY/VERTEX/CONNECT_REMOVE_SHORT_EDGE 变量的值改为1。e)重复（a）、（b）和（c）步。 这次，GAMBIT连接顶点时不会再产生错误信息。f)点击Global Control工具栏中左上方的FIT TO WINDOW命令键来观察图形窗口里的整个轿车车体。g)选中Virtual (Tolerance)选项来激活Connect Vertices图框里的the Highlight shortest

10、 edge键。h)点击Highlight shortest edge按钮并重复（a）、（b）和（c）步去除下一条最短边。i)(f)和(g)步以确实这条最短边现在是可接受的。图55：轿车显示最短边附近放大的区域第4步：自动连接所有剩下的“副边”导入的几何结构仍然是“不清晰的”也就是说，在表面之间还存在一些缝隙使其仍不适于网格生成。在这一步里，你要利用GAMBIT的工具对该结构进行整理。1. 用自动方法连接几何结构里小于规定容许距离的所有的边。GEOMETRY -> EDGE -> CONNECT/DISCONNECT EDGES -> 打开Connect Edges图框。a)

11、选中 Edges右边的选项菜单里的All。b)选中Real and Virtual (Tolerance)选项。你想要GAMBIT连接所有距离在容许范围之内的实边和虚边。c)为Shortest Edge键入一个值10然后回车。Connect Edges图框中的Tolerance的值将被更新。d)选中T-Junctions选项。这个选项确保了那些没有准确搭配的边能够被连接起来。GAMBIT将执行边分离并重新连接该几何结构。例子如图56所示。图56：进行边的连接e)点击Apply键。重新连接之后的一些边在图形窗口中变成蓝色。 ！在对称面中的边仍会保持桔色因为它们没有其它任何可以连接的边。当GAMB

12、IT完成接边之后，这些边中的三条仍会是桔色（除了那些在对称面中的边之外）。你可以增加Shortest Edge %并再次接边，但是作为替代的是你要学习如何手动促使连接。在这种情况下你要用手动方法因为只有部分边需要连接。当那些边之间的缝隙和最短边尺寸差不多或者稍大时手动方法是很有用的，因为Shortest Edge %连接所要求的尺寸很大以致于其它的面会失去稳定性。2. 用手动的方法接边a)在图形窗口中按下左鼠标键并向下拖动使几何结构稍微前倾。然后在图形窗口中按下左鼠标键并向右拖动使几何结构转向看到前保险杠。 这样就可以分辨出没有连接的一对橙色的边和位于对称面上也同样为橙色的边。b)用鼠标左键围

13、着汽车前部拖出一个框，与此同时按下ctrl键将这一区域放大。图57示出了车体上发现有未连接边的区域，图58则示出了车体前部的放大图形。你应该可以清楚的看到车体前部的三对桔色的边。你看不到一对中的两条边，但事实上那些边是桔色的就表明那儿有两个未连接上的边。图57：轿车上要放大的区域图58：轿车前部的放大图c)在Connect Edges图框中，从Edges右边的选项菜单里将Pick选中。d)选中Virtual (Forced)项。利用GAMBIT的虚拟几何结构，你将促使GAMBIT手动连接你选中的边。e)按下Shift键并用鼠标左键拖出一个小框来选中一对桔色的边。 ！这个框不必完全围住那些边，它

14、只需围住一条边的一部分来选中它，当你放开鼠标键的时候那些边就被选中了。除非放大这两条边，否则在图形窗口里看起来好像只选中了一条边一样。f)点击Apply接受选定并接边。g)重复(e)和(f)步连接其它两对边。3. 点击Global Control工具栏的左上方的FIT TO WINDOW 命令键来观察图形窗口中的整个车体。第5步：合并表面在许多例子中，IGES模型包含了比划分网格所需要的更多的细节，导入的车体几何结构包括一定数量的小表面，这些表面的可能会不必要地限制网格的生成过程。在GAMBIT里，你要在划分网格之前合并表面。1. 合并车体引擎盖上的一些表面。GEOMETRY -> FA

15、CE -> SPLIT/MERGE/COLLAPSE FACES -> R 打开Merge Faces (Virtual)图框。a) 选中Type下的Virtual (Forced)。b) 按下Ctrl键同时点击鼠标左键围着车的引擎盖拖出一个框并将其放大。c)选中如图59所示的引擎盖上的三个面，可以每次选中一个面或者在一个框里选中所有的面。d)点击Apply接受选中的面并将它们合并成一个面，如图510所示。图59：轿车引擎盖上的三个面图510：轿车引擎盖上三个面的合并2. 利用上述方法合并汽车尾部行李箱盖上的4个面（就在后车窗的后面）。合并前的面如图511所示，合并后的面如图512

16、所示。图511：轿车行李箱上的四个面图512：轿车行李箱上的四个面的合并图513：行李箱末端附近的三个面3. 利用上述方法合并汽车行李箱盖末端附近的三个面。合并前的面如图513所示，合并后的面如图514所示。图514：行李箱末端附近三个面的合并4. 点击Global Control 工具栏上方的FIT TO WINDOW命令键来观察图形窗口中的整个车体。行李箱盖的上半部分现在应该包括两个大的表面，如图515所示。图515：轿车上合并的面第6步：划分车体表面的网格1. 在车体表面上生成一个面网格。MESH -> FACE -> MESH FACES -> a)在图形窗口里按下S

17、hift键并用左鼠标键围着整个几何结构拖出一个框来选中车体上的所有表面。 ！GAMBIT可能要占用一段时间来选中所有的面。GAMBIT正在分析每个面以确定其适合网格划分方案。在进行下一步之前你应当等待直到所有的边都变成红色。b)从Scheme下隐藏的Elements菜单中选中Tri，并从Type选项菜单中选中Pave。 查看GAMBIT Modeling Guide获取更多关于网格划分方案的信息。c)在Spacing下键入一个Interval size0.03并点击图框底部的Apply键。GAMBIT将会给车体表面划分网格。网格的一部分如图516所示。图516：车体后部的表面网格划分2. 在显

18、示中去除网格。！这只是便于查看下一步要做什么。网格并没有被删除，只是从图形窗口中移开了。a)点击Global Control工具条底部的SPECIFY MODEL DISPLAY ATTRIBUTES命令按钮。 打开Specify Display Attributes窗口。b)在图框底部附近Mesh右边的选项菜单中选中Off。GAMBIT将会选中Mesh复选框。c)点击Apply并关闭该图框。网格将会从图形窗口中被移开。第7步：围着车体生成一个方体1. 生成一个方体。GEOMETRY -> VOLUME -> CREATE VOLUME -> 打开Create Real Br

19、ick图框。a)给方体输入一个Width值10。b)输入Depth和Height值5。c)从Direction右边的选项菜单中选中Centered。d)点击Apply。2. 在Global Control工具条的左上方点击FIT TO WINDOW命令键来观察图形窗口中的整个车体和刚生成的方体。3. 把方体移动到相对车体而言合适的位置。GEOMETRY -> VOLUME -> MOVE/COPY/ALIGN VOLUMES -> 打开Move / Copy Volumes图框。a)shift-左键点击图形窗口中的方体。b)在Move / Copy Volumes图框里Vol

20、umes下选中Move（缺省）。c)选中Operation下的Translate（缺省）。d)在Global 下键入(0, 2.5, 2.5)使方体沿y方向和z方向各移动2.5个单位。注意当你在Global下键入值之后，GAMBIT在Local下自动填入值。e)点击Apply。4. 在Global Control工具条的左上方点击FIT TO WINDOW命令键观察图形窗口中的整个车体和方体。方体和车体如图517所示。图517：车体和方体第8步：出去不必要的几何结构你不可以简单地从方体中减去汽车车体以产生围绕汽车的流场。因为你使用了“虚拟的几何结构”来整理车体而GAMBIT不能在虚拟的几何结构

21、上进行布尔数学体系的操作。换言之，你必须在汽车的虚拟表面和方体的真实表面之间“缝合”一个虚拟的体积。为此你要删除方体的体积，留下次级几何结构（其表面）。在下一个步骤里，你要创建虚拟的边和表面。1. 删除方体的体积，留下其表面。GEOMETRY -> VOLUME -> DELETE VOLUMES 打开Delete Volumes图框。a)shift左键点击图形窗口中的方体。b)取消选定Delete Volumes图框中的Lower Geometry选项并点击Apply。这个方体的体积将会被删除，但是它所有的组件（表面、边和顶点）将会留在几何结构里，因为你取消选定了Lower Ge

22、ometry选项。第9步：在对称面上生成直边在这一步里，将生成两条直边，用于下一步里生成对称面上的表面。1 把对称面的底边分成三部分。GEOMETRY -> EDGE -> SPLIT/MERGE EDGES 打开Split Edge图框。a)选中Type后面的Real connected选项（缺省）。b)选中Split With Point（缺省）。你要在这条边上生成一个点并用这个点来分割这条边。c)用Ctrl键和鼠标左键来放大车体和对称面底部的那条直线，类似于图518中所示。d)选中图形窗口中对称面底部的蓝色直线。e)在Split Edge图框中填入U Value的值0.64并

23、点击Apply。这个顶点需要接近车体前部。0.64的U Value值将会把顶点置于合适的位置，但是相对于车体的位置很重要，而不是确切的U Value。这条边被分成两部分并在汽车前保险杠附近生成一个顶点，如图518所示。f)选中图形窗口中刚生成的两条边中较长的一条。g)在Split Edge图框中填入U Value 的值0.57并点击Apply。同样的，顶点相对于车体的位置比严格的u value更重要。这条边被分割同时在汽车后保险杠附近又产生一个顶点。如图518所示。图518：对称面的底边被分割成三条边2. 在刚生成的两点和车体上的两点之间生成直边。GEOMETRY -> EDGE -&g

24、t; CREATE EDGE 打开Create Straight Edge图框。a)选定Type下的Virtual选项。你必须用Virtual因为将有用到的车体上的顶点是个虚拟的点。b)放大车体的前部以便于你可以看到前保险杠和对称面底部那条线上生成的第一个顶点，如图519所示。c)shift左键点击对称面底线上的第一个顶点。d)shift左键点击车体上的顶点也即对称面上的点，如图519所示。 ！确定你选定的顶点既在对称面上又在车体上。这个顶点将在一条桔色直线上如果它既在对称面上又在车体几何结构上的话。e)点击Apply以接受选定的顶点并生成一条直线，如图519所示。图519：从对称面底部到轿车

25、前部的直线3. 从对称面底线上生成的第二个顶点到车体后保险杠之间生成一条直线。如图520所示。同样，确定你选定的点既在车体几何结构上又在对称面上。图520：从对称面底部到轿车后部的直线第10步：在对称面上生成表面在这个步骤里，你将通过接边而在对称面上生成两个新的表面。你将采用方体上存在的对称面作为主题。在这一步中生成的两个表面在下一步中将被用作生成一个体。1. 通过接边的方法在对称面上生成一个新的表面。GEOMETRY -> FACE -> FORM FACE 打开Create Face From Wireframe图框。a)选定Type下的Virtual选项。你必须用Virtua

26、l因为将要选定的车体上的边是虚拟的边。b)shift左键点击车体下面的边，对称面上的两条小斜边和对称面底部的中线。 ！车体下面被选中的边所处的区域如图521所示，被选中的边如图522所示。图521：被选中的边所在的轿车下部区域 ！你总共应该选中七条边。特别要注意一些非常小的边。如果你选错了一条边，则shift左键点击这条边取消选中并选中靠近它的那条。c)选定the Create Face From Wireframe图框中的Host复选框。d)从Host选项菜单中选中Face。e)shift左键点击图形窗口中方体的后表面（对称面），如图523所示。如果你选错了表面，shift中键点击该面取消选

27、中并选中靠近它的那个。f)在Tolerance文本输入框里键入0.001。这个误差(0.001)必须小于或等于用于连接操作的容许误差（0.00.163959）。（见第12页）g)点击Apply以接受选定并生成面。图522：用于创建轿车底部平面的边图523：方体的对称面2. 在对称面中生成第二个面a)确定Type下的Virtual被选中。b)在Create Face From Wireframe图框中左键点击Edges列表框。c)选中如图524所示的所有边。 ！你总共应选中26条边。d)在图框中左键点击Host右边的列表框。e)在图形窗口中shift左键点击方体的后表面（对称面），如图523所示

28、。f)点击Apply以接受选定并生成面。图524：轿车顶部用来生成面的边3. 确认面的生成。GEOMETRY -> FACE -> SUMMARIZE/QUERY FACES/TOTAL ENTITIES 打开Summarize Faces图框。a)左键点击Faces列表框右边的黒箭头。打开Face List列表框。其中共有两种类型的选择列表图框：Single和Multiple。在Single 选择列表图框里，一次只能选定一个实体。在Multiple选择列表图框里，你可以选定多个实体。. 选中位于Face List图框中Available列表底部的两个表面。 ！注意，Availab

29、le列表中实体的名称可能与用户自己的几何结构中的有所不同。在上述图框中，Available列表中的最后两个表面是v_face.151和v_face.152，但是你看到的面标有不同的号码。.点击>以选中这两个表面。这两个面将会从Available列表移到Picked列表，并且在图形窗口中它们会被突显出来。.确定图形窗口中突出的两个面正是前面步骤中生成的。图522和图523中显示了应该生成的面。.关闭Face List图框。b)点击Summarize Faces中的Reset以取消选定图形窗口中的两个面。第11步：生成一个体1. 用这些面生成一个体。GEOMETRY -> VOLUME

30、 -> FORM VOLUME 打开Stitch Faces图框。a)选中Type下的Virtual选项。b)在图形窗口中选中对称面（如图523所示）并记住标号名称。（例如，face.149）c)左键点击Faces列表框右边的黑色箭头。打开Face List图框。.点击All > 按钮将所有的面从Available列表移到Picked列表。.在Picked列表中选定对称面的名称。在图形窗口中对称面会突显出来。.点击< 键将对称面表面选回Available列表。.关闭Face List图框。d)在Stitch Faces图框中点击Apply以接受表面的选定并生成体。第12步：边

31、界的网格划分当你在车体的表面上生成网格时，用了细网格。对于体来说，你要生成粗网格。因此你需要指示GAMBIT在粗细网格之间逐渐改变网格密度。为此，在几何结构中你要指定沿一些边的节点分布。1. 定义车体下部几何结构中的三条边上的格子密度。MESH -> EDGE -> MESH EDGES 打开Mesh Edges图框。a)在图525中选中标有A、B和C的边（在车体下部生成的两条小边和分成三段的那条边的中间部分）。这些边会改变颜色并且每条边上都会出现一个箭头和几个圆圈。图525：边界网格划分要选定的位于轿车下部的边b)确定Mesh Edges图框中Grading右边选中的是Apply

32、且Successive Ratio也从Type选项菜单中被选中。这个Successive Ratio选项设置了边上连续的点之间的距离比与Mesh Edges图框中设定的Ratio值相同。c)保留缺省Ratio的值1。d)确定Spacing右边选中的是Apply。在Spacing下的选项菜单中选中Interval size并在文本输入框中键入值0.03。e)点击图框底部的Apply键。图526示出了车体下面的两条边上的网格。图526：轿车前部附近边界的网格划分2. 定义车体下面分成三部分的那条边中外边两部分的网格。a)选中图527中标有D和E的两条边（通过将车体下面的那条边分成三部分而产生的其中

33、两条边）。b)确保这两条边上的箭头指向背离车体的方向。如果有必要的话，Shift中键点击一条边以改变箭头的指向。图527：边界网格划分要选定的边界c)确定Mesh Edges图框中Grading右边选中的是Apply并从Type选项菜单中选中First Length 。First Length选项设置了这条边上的第一个间距。这条边上的其它点是用几何比率要素计算出来的，这些要素是满足这条边上余下部分的规定点数所需要的。d)在Length下键入一个值0.03。e)确定Spacing右边选中的是Apply。在Spacing下边的选项菜单中选择Interval count并且在文本输入框里键入一个值1

34、5。f)点击图框底部的Apply键。网格化的边如图528所示。图5-28：轿车几何体的边界网格划分第13步：为体划分网格1. 用比汽车表面网格粗些的网格为体划分网格。MESH -> VOLUME -> MESH VOLUMES 打开Mesh Volumes图框。a)在图形窗口中选中这个体。b)在Mesh Volumes图框中Scheme下边的Elements选项菜单中选定Tet/Hybrid并从Type选项菜单中选中TGrid。参见GAMBIT Modeling Guide获取更多关于网格划分方法的信息。c)保留Spacing下边的Interval size的缺省值1并点击图框底部

35、的Apply键。一部分体网格（从对称平面方向观察轿车）和前面关掉的车体表面网格一起如图529所示。为了显示表面网格，点击Global Control工具条底部的SPECIFY MODEL DISPLAY ATTRIBUTES命令键。在图框底部附近的Mesh右边的选项菜单中选中On并点击Apply。为了得到如图529所示的模型图象，你必须打开hidden-line removal模式使对称面可见。.为了打开hidden-line removal，在Global Control工具条里右键点击RENDER MODEL命令键并从结果列表中选中。.为了使对称面不可见，点击SPECIFY MODEL D

36、ISPLAY ATTRIBUTES命令键打开Specify Display Attributes图框，从Visible右边的选项菜单中选定Off点击Faces选择列表打开Face List (Multiple)选择列表图框，从选择列表框里选定对称面(face.149)，关掉图框，并点击Specify Display Attributes图框中的Apply键。图529：体积网格划分的一部分第14步：检查体网格1. 在Global Control工具条的右下部点击EXAMINE MESH命令键。打开Examine Mesh图框。a)在图框顶部Display Type下选定Range。在图框顶部的3

37、D Element类型缺省选定的是一个方体。当你刚打开Examine Mesh的时候在图形窗口中看不到任何网格要素，因为网格里没有六面体。b)在图框顶部附近的3D Element 后左键点击四面体图标。现在在图形窗口中网格元素是可见的。c)从Quality Type选项菜单中选择EquiVolume Skew。这是TGrid中用于衡量四面体不对称度的缺省标准。d)用鼠标左键点击Examine Mesh图框底部的直方图格子，以便在一定参数范围内突显网格元素。图530显示了如果你点击直方图右起第四个格子图形窗口中出现的视图（代表了不对称度在0.60.7之间的单元）。对于最大限度的不对称度来说，这些

38、较低的值表明该网格是可接受的。这个直方图包括了一个条格图，该图代表着就指定Quality Type而论网格元素的静态分布。直方图的每个条格都对应于唯一的一组品质上下限。e)点击Examine Mesh图框底部的Close 键关闭图框。图530：在设定的品质范围内的单元第15步：设置边界类型1. 在设置边界类型之前将网格从视图中去掉。这样可以比较容易的看到几何结构中的边和表面。这个网格并没有被删除，只是从图形窗口中去掉了。a)在Global Control工具条的底部点击SPECIFY MODEL DISPLAY ATTRIBUTES命令键。b)在图框底部附近从Mesh右边的选项菜单中选定Off。c)点击Apply关闭图框。2.