基于gambit的建模及网格剖分技术

基于Gambit的建模及网格剖分技术精确解是在整个求解区域内连续变化的函数。由于实际问题多属于非线性系统，无法得到精确解，因而常用数值解来近似。ZheJiang

University网格的重要性计算流体力学（CFD）的基本思想是：用一系列有限的离散点上的值的集合，来代替原来在空间和时间坐标中连续的物理量的场。具体做法就是对控制方程在规定的区域上进行离散，从而转变为在各离散点上定义的代数方程组，然后用线性代数的方法迭代求解。网格作为计算区域离散的产物，其好坏不仅直接关系到数值计算的稳定性、收敛性和计算效率，而且还关系到计算结果的正确性和分辨率。网格分类ZheJiang

University结构网格网格系统中结点排列有序，邻点间的关系明确。贴体网格把物理平面上的不规则区域变换成计算平面上的规则区域·

非结构网格网格系统中节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。ZheJiang

UniversityZheJiang

University优

点缺

点结

构网

格可以方便准确地处理边界条件计算精度、效率高可以采用许多高效隐式算法和多重网格法对外形复杂的计算区域，网格生成较难非结构网

格适合于复杂区域的网格划分，特 别对奇性点的处理很简单其随机的数据结构更易于作网格自适应，以便更好地捕获流场的物理特性网格生成的工作量大离散方程的求解速度较慢，求解精度不高无法使用高精度的有限差分格式我们通常所说的结构、非结构网格，实质上是指的网格形状——四边形、六面体就是结构网格；三角形、四面体就是非结构网格。ZheJiang

University应当指出，除了PHOENICS的前处理器能提供结构网格外，当前流行的各类商业CFD软件，包括

fLUENT（GAMBIT）、CFX（ICEM）、STAR-CD、POLYFLOW等都只能提供非结构网格！具体内容可参照水利与海洋工程系朱嵩博士的《计算流体力学软件对比试验》报告。下载地址：10.22.101.197\migao

cfd

cfd

21ZheJiang

UniversityGambit简介GAMBIT软件是Fluent公司提供的前处理器软件，它包含功能较强的几何建模能力和强大的网格划分工具。GAMBIT可以生成FLUENT6、FLUENT5.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的网格。用户可以直接使用Gambit软件建立复杂的实体模型，也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。ZheJiang

UniversityZheJiang

UniversityGambit’

GUIGlobal

ControlCommand

Line&

WindowsDescriptionwindowMainMenuBarOperationTool

padOperation

Tool

PadsZheJiang

UniversityBoundary

LayerEdgeFaceVolumeGroupBoundary

TypesBoundary

EntityContinuum

TypesContinuum

EntityVertexEdgeFaceVolumeGroupCoordinatesystems模型创建Creating

Geometry·

自下而上的图形生成:Bottom-upZheJiang

University点vertex线edge面face体volumeZheJiang

University·

自上而下的图形生成:Top-downBSubtractAWith

B·通过Boolean和Split操作创建实体ACDCSplit

CWith

D由于对edge

meshing相对简单，因而直接从face

meshing开始。ZheJiang

University网格剖分2D：Face

meshingGambit自动选择Quad

element作为默认的网格类型Gambit根据选定的求解器（solver）和面上顶点（vertex）的类型选择网格剖分的规则（scheme

type）ZheJiang

UniversityElement/Scheme

Type的组合情况ElementQuadQuad/TriTriSchemetypeMap

SubmapPaveTri-PrimitiveMapPaveWedgePaveZheJiang

UniversityQuad:

MapQuad:

SubmapQuad:

Tri-PrimitiveQuad:

PaveZheJiang

UniversityQuad/Tri:

MapQuad/Tri:

PaveQuad/Tri:

WedgeTri:

PaveZheJiang

University3D：Volume

meshingGambit根据选定的求解器（solver）和体上面（face）的类型选择网格类型（element）和剖分规则（scheme

type）当存在二义性情况时，Gambit会默认使用混合网格（Tet/Hybrid）和TGrid规则ZheJiang

UniversityElement/Scheme

Type的组合情况ElementHexHex/WedgeTet/HbridSchemetypeMap

SubmapTet-PrimitiveCooperStairstepCooperTGridHex:

MapHex:

Submap

Hex:

Tet-PrimitiveHex:

CooperHex:

StairstepZheJiang

UniversityHex/Wedge:

CooperTet/Hybrid:

TGridZheJiang

University评价网格质量一般，我们通过等角斜率（

EquiAngle

Skew）来评价网格质量EquiAngle

Skew的定义为：maxmin=

largest

angle

in

face

or

cell=

smallest

angle

in

face

or

celle···

=

angle

for

equiangular

face

or

cell·

e.g.,

60

for

triangle,

90

for

square·

EquiAngle

Skew的范围：ZheJiang

University0best1worstminmaxZheJiang

UniversityExamine

Mesh

FormDisplay

TypePlane/SphereView

mesh

elements

that

fall

in

plane

orsphereRangeView

mesh

elements

within

quality

range.Histogram

shows

quality

distribution.Select

2D/3D

and

Element

TypeSelect

Quality

TypeDisplay

ModeChange

cell

display

attributes.优化网格的基本途径1.

自下而上的剖分网格：通过edge

meshing控制face

meshing通过face

meshing控制volume

meshingZheJiang

UniversityZheJiang

University2.

Decompose

Geometry：运用Split功能添加辅助线，将复杂的不规则几何形体分解为相连的（connected）规则几何形体Example：圆柱绕流ZheJiang

University辅助线3.

Change

Vertex

Type：通过改变面上顶点（vertex）的类型，使

Gambit选择特定的网格剖分规则，从而达到特殊的效果ZheJiang

University面上所有顶点会根据缺省的角度准则（angle

criteria）被指定为某种类型面上顶点的类型用于决定除了pave格式之外的网格划分规则顶点类型可以人为修改:通过set

face

vertex

type 命令修改ZheJiang

University面顶点的类型ZheJiang

University缺省角度准则：Default

Angle

Criteria·

End

(E)·

0

<

Angle

<

120·

Side

(S)·

120

<

Angle

<

216·

Corner

(C)·

216

<

Angle

<

309·

Reverse

(R)·

309

<

Angle

<

360EEESSSCCCRRZheJiang

University·

前四种顶点类型（E、S、C、R）都可用于规则的四边形网格划分，最后的两种类型(Tri-and

Notrielement)用于特定场合.SideCornerReverseType:

EndInternal

grid

lines

0123·

ExampleESCRZheJiang

UniversityMap

Scheme顶点类型：4*E

+

n*SEEEES+EEE

ESn*S（周期性map）S

SSSSSSZheJiang

UniversityEESSCCSSEEEEEEEEEESEEEEdefaultMap:

4*EndMap:

4*End

+

4*SideDefaultSubmap

Scheme顶点类型：·

4*E

+

m*S

+

n*(E

+

C)

+

p*(2*E

+

R)ZheJiang

UniversityEEE

E

E

E·

n*S

+

m*(2*E

+

2*C)

+p*(4*C)C

CSCSEEEEE

C

E

C

E

C C

C

CS

SZheJiang

UniversityREESEEEREEEEEEEdefaultESubmap:

4*End

+

Side

+

(2*End

+

Reverse)REEEEREEEEEEEdefaultE

SESubmap:

4*End

+

Side

+

(2*End

+

Reverse)Tri-Primitive

SchemeTri-Primitivescheme首先通过面和边上的中点（mid-point)把一个face分成3个part，然后再对每个part使用map

scheme顶点类型：3*E+n*SZheJiang

UniversitySEEESEEESEEEdefaultInternal

decompositionMeshZheJiang

UniversityENTPave

Scheme

忽略一切顶点类型，除了Trielement

(T)

and

Notrielement

(N)Trielement(T)强制生成三角形Notrielement(N)避免生成三角形TEESZheJiang

University什么是高质量的计算网格足够精细均匀、正交（斜率小）网格的