cfMesh相关参数设定

cfMesh相关参数设定1.简介cfMesh是一个基于OpenFOAM顶端的跨平台的网格自动生成工具。cfMesh支持3D和2D网格生成，通过使用主库中的组件来构建，这些组件是可扩展可组合成各种网格化工作流。核心库利用网格修改器的概念，允许使用MPI的共享存储器并行化（SMP）和分布式存储器并行化进行有效的并行化。而且，对存储器的使用情况进行了特别的关注，利用数据容器（列表，图形等），在网格划分过程中不需要太多动态存储空间内存分配操作。2.可用的网格生成工具1.Cartesian:Cartesian在不同尺寸的cell间的过渡区域主要生成由六面体和多面体组成的3D网格。通过在终端窗口中输入cartesianMesh开始。默认情况下，它生成一个边界层，用户可以根据要求做进一步的加密。2.2DCartesian：生成2D网格，在终端输入cartesian2DMesh。默认的情况下生成一个边界层，可以进一步的加密。几何形状以x-y平面的带状形式提供，并在z轴方向上拉伸。3.Tetrahedral:生成由四面体单元组成的网格，在终端输入tetMesh。默认情况下不生成任何边界层，用户可以根据要求自己添加边界层并进行加密。4.Polyhedral:生成由任意多面体单元组成的网格，在终端输入pMesh。它适用于不规则几何，并针对内存进行了优化。3.输入几何cfMesh要求输入的几何以表面三角的形式进行输入。对于2D的情形，几何形状是以x-y平面为边界的三角形带状（不支持其他方向）。几何包含下面的内容：

一系列的点——包含表面三角的所有点。

一系列的三角形——包含表面网格的所有三角形。Patches是在网格划分过程中传送到实体网格上的内容。表面的每个三角形都有一个给定的patch，不能给定多个patch。每个patch都由它的名字和类型来标识。默认情况下，所有的patch的名字和类型都在体网格上传输，并且在模拟的过程中可以方便地定义边界条件。Facetsubsets:在网格划分过程中并没有传输到实体网格上。他们用来定义网格划分设置。在表面网格划分时，每个面子集包含三角形的指标。注意表面网格的中的三角形可以包含在多个面子集中。Featureedges:特征边在网格划分的过程中被视为一种约束。三条或多条特征边相交在面上的点被视为角。特征边由surfaceFeatureEdges来生成。用户在画网格之前，必须要定义由cfMesh传送的所有尖锐特征。两个面之间的的边界处和特征边界在画网格的过程中被处理为尖锐特征。三角测量中的其他边不受约束。如图所示表面网格中有一个高亮的绿色，facetsubset用蓝色，用户选择的特征边用红色。建议的网格文件形式为：fms，ftr和stl。而且，几何文件可以可以利用OpenFOAM中的surfaceConvert工具来转换成需要的格式。而且，cfMesh也提供了额外的工具将面网格转换成fms或将fms转换成其他的格式。这三种建议的格式支持确定的patches，而且默认情况下将patches传输到体网格上。其他格式也可以用于网格划分，但是它们不支持在输入的几何中确定patches，并且生成的体网格的边界上的所有的面都在单个的patch中。cfMesh优先选择的格式是fms格式，fms文件包含了画网格过程中的所有需要的网格方面的相关信息，一个单独的文件中存储了patches，subsets和特征边。而且，它还是所有的几何文件格式中唯一一种，仅用一个文件存储了所有几何内容的格式，强烈推荐用户选用该格式。fms文件中的内容形式如图所示。4.字典画网格的过程通过当前case的系统文件夹下的meshDict字典来控制的。用MPI进行并行化运行，需要当前case的system文件中的decomposeParDict字典来控制，需要并行的数量要在decomposeParDict中的numberOfSubdomains选项中设置。体网格画出的结果存储在constant文件中的polyMesh文件夹中。5.meshDict字典的设置cfMesh在画网格的过程中仅仅有两个设置强制性的。surfaceFile:给定几何文件的路径，指出几何文件在当前case文件中的地址，可以选用stl格式的几何文件，也可以选用fms格式的几何文件。maxCellSize：生成的网格中允许的最大值，同时也是网格生成过程中默认的网格大小。图1.maxCellSize:设定默认网格大小5.1meshDict中的加密设置一致性的网格不能满足计算要求的时候，我们就需要对网格进行局部加密。boundaryCellSize:全局性设置，加密边界网格。如图1，只给定boun-daryCellSize的情况下，我们观察边界网格的大小和数量，会发现网格的大小为设定的boundaryCellSize的值，且标准网格的数量为2。boundaryCellSizeRefinementThickness：确定boundaryCellSize作用距离。如图3所示。minCellSize：全局性设置，自动加密template的网格，该选项用来加密比预定的特征尺寸大的区域。确定网格的最小值。这样可以把复杂的几何文件生成网格，方便用户快速模拟。如果有更高的网格质量要求，可以进一步的细化。图2.boundaryCellSize设定边界网格的大小3.boundaryCellSizeRefinementThickness6.localRefinementlocalRefinement指定边界加密的区域。localRefinement字典中包含其他的子字典，子字典以几何中的patch或facetsubset的名字命名。cellSize：指定加密区的网格大小。只有当加密区的网格小于上面指定的boundaryCellSize的大小的时候才起作用，在不设置refinement-Thickness的情况下自动生成的加密宽度为两个cellSize的大小，可以观察图4验证。additionalRefinementLevels:确定加密区网格的大小，此时加密区网格大大小为：maxCellSize/2的n次方，n为additionalRefinementLev-erls的值。可观察图5验证。refinementThickness：指定加密区的厚度。可通过观察图6来验证。加密部分网格的大小等于：maxCellSize/2的n次方。n为additionalRefinementLeverls图4.cellSize图5.additionalRefinementLevels加密部分网格的大小等于：maxCellSize/2的n次方。n为additionalRefinementLeverls通过对比会发现addtionalRefinementLevels只作用于maxCellSize，且同时具有cellSize和addtionalThickness时优先选择后者图5.refinementThickness6.objectRefinementobjectRefinement：确定立体内的加区域。支持的加密项为：线(line）、球（spheres）、盒子(boxes)、圆柱(cone)和中空锥体(hollowcones)。这些加密的区域，以子字典的形式出现在字典obj-ctRefinement中。refinementThickness：指定加密区的厚度，即离开加密项的厚度。当设定的值小于加密项内部网格的大小时，默认值为cellSize给定的大小。cellSize：确定加密项内部的网格大小，通过观察图可以看出加密项内的网格大小是给定的cellSize的的一半。如图additionnalRefinementLevels：加密项内部相对于maxCell的加密程度：此时加密项内部网格大小为：maxCellSize/2的n次方，n为addit-ionalRefinementLeverls的值。objectRefinement内部子字典的设置与localRefinement内部相通项的设置相互独立。1.box的设定和cellSize发现加密区网格的大小是设置的cellSize的一半2.hollowCone的设定和additionalRefinementLevers可以看出localRefinement中的additionalRefinementLevels与objectRefinements中的additionalRefinementLevels互不影响。3.Sphere的设定与refinementThicknessrefinementThickness设定的值小于cellSize设定的值，则refinementThickness默认值为cellSize设定的值。4.Line的设定refinementThickness大于cellSize才会体现出来，小于 cellSize时体现的是cellSize的大小。5.Cone的设定Boundarylayers边界层是从边界表面向内部延伸，而且，边界层的厚度被边界的cellsize控制，产生的边界层的厚度跟cellsize的厚度相似。nLayers:确定边界层的层数，非强制性。默认生成的边界层数为0或1.thicknessRatio：两个相邻边界层厚度的比。非强制性。默认值为1.maxFirstLayerThickness：确保第一个边界层不大于该值。非强制性。patchBoundaryLayers：boundaryLayers的子字典，对单个的patch设定局部边界层。可以给单个的patch设定nLayers,thicknessRatio和maxFirstLayerThickness。默认情况下，边界层的个数由patchBoun-daryLayers中的nLayers和patchBoundaryLayers中的nLayers最大的那个决定。allowDiscontinuity：确保当前patch中的nLayers不扩散到其他的patches中。Renamingpatches在画网格的过程中改变patches的名称和类型。在renameBoundary字典中的相关设置如下：newPatchNames：包含需要更改名称的patches。对每个patch需要设置它的新名称和新类型：newName：设置新名称，非强制性。type：确定给定的patch的类型，非强制性。defaultName：除了在newPatchName中设置的patch的之外其他所有patch的新名称，非强制性。defaultType：除了newPachName中设置的patch之外其他所有patch的类型，非强制性。相关设置如下页所示：Workflowcontrols在网格工作流的过程中，可以临时暂停画网格的步骤，并保存当前的网格状态，而且可以接着最近的一步继续画网格。这些设置在字典w-orkflowControls中体现，临时停止并保存的的位置由关键词stopAfter来控制。这些位置最可能发生在工作流中的下面几个步骤后:1、templateGeneration：在template初始化后就停止画网格的过程。这一步可以用来检查template生成的几何是否足够好。1、templateGeneration：template初始化后停止画网格，检查template生成的几何是否足够好。

2、surfaceTopology：表面拓扑，把表面不连续的网格清除掉。当要求的几何比较粗糙的时候停在这一步。

3、surfaceProjection：表面投影，当体网格的表面投影到输入的几何上后停止。检查网格是否投影到输入几何的正确的地址。4、patchAssignment：每个边界面分配一个边界patch后停止。检查特征边界是否正确。

5、edgeExtraction：