三管相贯模型的建立.docx

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三管相贯模型的建立

3三管相贯模型的建立

本章采用“基元”进行建模，这就是说，预先定义GAMBIT建模的基元和过程。

GAMBIT包括两种类型的基元：

●几何结构

●网格

几何结构基元是指标准形状的几何体，如方体、柱体和球体；网格基元是指基本的网格划分格局。

在本章中，将运用几何基元创建一个三管相贯模型，进而介绍如何将此几何体分解为四部分并生成边界层，最后，运用网格基元对此三管相贯体进行网格划分。

通过对本章的学习，将学到：

●怎样通过定义维数创建几何体

●怎样分割几何体

●怎样使用GAMBIT日志文件

●怎样给几何体加边界层

●怎样将网格读入到POLYFLOW

3.1前提

学习本章之前已经学习过第一章，并且熟悉GAMBIT界面。

3.2问题描述

本章考虑的问题如图3-1所示。

该几何体是由三根相贯的管子组成，每根管子的直径为6，长度为4。

三根管子相互正交。

此几何体可以由三根相贯的圆柱体和一个位于相交角处的八分之一球体组成。

图3-1：

问题说明图

3.3策略

在本章中，首先将迅速生成三管相贯的基本几何体。

该几何体可以用四面体自动进行网格划分。

但是，本章的目标是为POLYFLOW生成等角的六面体网格。

这就要求在网格化之前对几何体进行分解。

因此，本章给出了把一个复杂几何体分解成可网格化几何体的一些典型步骤（过程）。

首先，用一个方体对三管相贯体的一部分进行分割，产生的几何体就是一个八分之一球体，位于三管相贯的角落，如图3-2所示。

这个形体，形状上与一个四面体非常近似，因此，可以用GAMBIT中的TetPrimitive方法进行网格划分。

注意，这生成的是四面体拓扑的六面体网格，不是四面体网格。

图3-2：

三管相贯体的分解

然后，剩下的几何体将被分割成三部分，每一根管子为一部分，如图3-1所示。

为了做到这一点，先必须创建一条边和三个面。

这三个几何体都将采用GAMBIT中的Cooper方法来进行网格划分（GAMBIT建模向导中将详细介绍）。

本章将介绍三种不同的方法来确定Cooper方法所要求的源面。

本章还介绍了两个有用的主题：

日志文件的使用和边界层的网格化。

日志文件是所有输入到GAMBIT中的命令的记录。

此文件可以进行编辑，并且，输入的命令可以转变成允许几何体快速生成和网格化的参数（如，改变主维）。

GAMBIT中的边界层网格化工具可以控制在壁面和其他边界附近怎样进行网格的细化。

3.4步骤

启动GAMBIT。

第一步选择解算器

1.选择将用来运行CFD计算的解算器，方法是在主菜单栏中选择：

Solver－>POLYFLOW

解算器的选择就是各种形式的解算器中指定一种（例如，边界类型可以在SpecifyBoundaryTypes形式中获得）。

目前选择的解算器在GAMBITGUI的顶部有显示。

第二步创建几何体

1.创建三管相贯几何体

Geometry－>Volume－>CreateVolume（Cylinder）

这就打开CreateRealCylinder对话框。

a）创建第一根管子

Ⅰ在对话框的Height文本框中输入值10

Ⅱ在Radius1的文本框中输入值3

Radius2的文本框可以不输值，GAMBIT将缺省地把它的值设为Radius1的值。

Ⅲ在AxisLocation右边列表中选择PositiveZ（缺省值）

Ⅳ点击Apply按钮。

b）创建第二根管子。

第Ⅰ、Ⅱ步和上面一样，在AxisLocation右边列表中选择PositiveX

c）创建第三根管子。

同样地，只是在AxisLocation右边列表中选择PositiveY。

2.点击GlobalControl工具箱中的FittoWindow命令按钮，观察三个柱体。

可以通过按下鼠标左键并移动鼠标来转动视图，柱体视图如图3-3所示。

图3-3：

三管相贯体的三个柱体

3.创建一个球体，完成基本几何体的创建。

Geometry－>Volume－>CreateVolume（Sphere）

打开CreateRealSphere对话框。

a）在Radius文本框中输入值3

b）点击Apply按钮

4.整合四个形体为一个几何体

Geometry－>Volume－>BooleanOperations

打开UniteRealVolumes对话框

a）在图形窗口中用Shift-Left-Click选中所有几何体，再点击Apply按钮

所有的形体被整合成一个几何体。

最后的几何体如图3-4所示。

图3-4：

完整的几何体

第三步分解几何体

采用Tgrid方法对几何体进行自动网格化是可能的。

但是，用等角六面体对此几何体进行自动网格化则是不可能的。

为了生成等角六面体网格，必须把这个几何体分解成几部分，然后对每一部分进行六面体网格划分。

在这个例子中，将用一个方体来分割这个三管相贯体，在三管相贯处形成一个八分之一球体，然后，再在几何体内创建一条边，用这条边创建三个面，最后用这三个面把三管相贯体分割成三根管子。

1.创建一个方体

Geometry－>Volume－>CreateVolume（Brick）

打开CreateRealBrick对话框。

a）在对话框的Width文本框中输入值5

如果没有再输入值，GAMBIT将把Depth和Height的值均设为5。

b）在Direction的列表中选择-X-Y-Z

c）点击Apply按钮

生成的视图如图3-5所示。

图3-5：

三管几何体和方体

2.分割几何体，在三管相贯处形成一个八分之一球体

如果用一个几何体来分割另一个几何体，将产生如下的几何体：

●在相贯处产生与公共部位相对应的几何体

●产生与从第一个几何体减去第二个几何体的部位相对应的几何体

换句话讲，分割一个几何体将产生一个相贯处与相减布尔操作的组合。

选择几何体的顺序是很重要的。

例如，在图3-6中，展示用几何体B分割几何体A以及相反操作的差别。

图3-6：

几何体的分割

Geometry－>Volume－>Split/MergeVolumes

打开SplitVolume对话框

a）在图形窗口中选择三管相贯体

b）鼠标左击对话框中SplitWith右边的列表框，接受对三管相贯体的选择，并使SplitWith列表框激活

c）选择方体，并点击Apply按钮

GAMBIT将用方体来分割三管相贯体，产生两个几何体：

三管体（Volume.2）和八分之一球体（Volume.3）。

3.在三管相贯体中创建一条直边

Geometry－>Line－>CreateEdge

打开CreateStraightEdge对话框。

a）鼠标左击原点（Gx，Gy，Gz）

b）选择三个柱体共享的顶点（x＝y＝z）

c）点击Apply按钮，接受顶点的选择，并在它们之间生成一条边

该边在图3-7中黄色显示。

图3-7：

几何体内创建的直边

4.在三管相贯体中创建面

Geometry－>Face－>FormFace

打开CreateFaceForm对话框。

a）用前面创建的边在相贯体内创建面

Ⅰ选择前面创建的边

Ⅱ在其中一个柱体表面上选择与该边相连的一个曲边

Ⅲ选择一条边使回路封闭

选择的三条边如图3-8所示。

图3-8：

创建面的三条边

Ⅳ点击Apply按钮，接受选择并创建一个面

前面创建的边变成蓝色。

b）通过选择蓝色边，与蓝边相连的另一条曲边以及封闭回路的边来创建第二个面

c）通过选择蓝色边，与蓝边相连的第三条曲边以及封闭回路的边来创建第三个面

三个面如图3-9所示。

从图形窗口显示中除去相贯体，就可以清楚看到创建的三个面。

相贯体其实并没有被删除，只是从图形窗口中除去。

要从窗口中除去相贯体，点击GlobalControl工具箱中的SpecifyModelDisplayAttributes命令按钮，选择弹出对话框中Volumes左边的复选框，选中Visible左边的复选框，再选择Visible右边选项菜单中的Off，然后点击Apply按钮。

当考察完三个面之后，再使相贯体恢复可见。

图3-9：

三管相贯体内创建的三个面

5.用上面创建的三个面分割三管相贯体

Geometry－>Volume－>Split/MergeVolumes

打开SplitVolume对话框。

a）在图形窗口中选择三管相贯体

b）在SplitWith下面的列表中选择Face

c）选中前面创建的三个面中的一个

如果想撤销选中的面并选择另一个面，用Shift-Middle-Click要选择的面

d）点击Apply按钮，接受选择并分割相贯体

GAMBIT将用三个面（相互关连的）来把三管相贯体分割成三个小的几何体（分别代表三根管子）。

这三个几何体都与公共几何体相连。

分解后的几何体如图3-10所示。

现在，就可以进行网格划分了。

图3-10：

分解后的几何体

第四步日志文件

注意，这一步在本章中不是必要的部分，只是用来说明在GAMBIT中如何使用日志文件提供的信息。

在GAMBIT中，每次执行GUI操作，相应的命令都会自动写入日志文件。

因此，这个日志文件就提供了一个当前任务的所有命令的一个备份。

日志文件可以用来重新生成前面任务创建的几何体和网格。

在GAMBIT里，使用者可以阅读、运行并编辑日志文件。

关于日志文件的更多信息，参阅GAMBIT用户向导。

1.查看当前GAMBIT任务的日志文件

File－>Run－>Journal…

打开RunJournal对话框

a）在对话框中选择Edit/Run选项

b）点击CurrentJournal按钮

在FileName文本框中将出现当前的日志文件

c）点击Apply按钮

这就打开了Edit/RunJournal窗体，从中可以看到当前任务的日志文件，它把每一步都显示出来了。

2.编辑当前日志文件

a）在第一行末单击鼠标左键，然后按下Enter键

GAMBIT将形成新的一行，在这里可以输入命令

b）在新行中输入命令Reset

！

如果没有执行Reset命令就运行日志文件，GAMBIT将在原几何体上生成一个新的几何体。

3.将日志文件另存为一个新的文件

a）删除日志文件显示窗体底部FileName文本框中的内容“GAMBIT.#####/jou”，#####是当前GAMBIT任务的名称，在上面的窗体中，#####是20668

b）在FileName文本框中重新将日志文件命名为3Pipe.geo

c）点击Apply按钮

文件将被保存到当前工作目录下。

把日志文件存为另一个名称，必须确保它不会被覆盖或附加。

4.重新执行当前任务的所有步骤

a）在文本编辑区域内按下鼠标右键（当鼠标光标位于文本编辑区域内时，文件名将在Description窗口中显现），弹出一个菜单，选择SelectAll选项，在Edit/RunJournal窗口中的LineExecutionColumn被黑色加亮，这表明一行被选中。

注意，现在所有行均被选中，用户可以通过在行左边的箭头上左击鼠标按钮来选择/删除单行。

b）反复单击Edit/RunJournal窗体底部的Step按钮，直到一个圆柱体出现在图形窗口中。

注意，日志文件中GAMBIT当前位置在Edit/RunJournal窗体中的LineExecutionColumn上以星号标识。

Step按钮允许用户一次执行日志文件的一行。

每次按下Step按钮，GAMBIT将执行下面加亮的一行，同时跳过没有加亮显示