fluentgambit培訓全面[共37頁]

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1、 第一章Fluent軟件的介紹 fluent軟件的組成： 前 處 理 gambit 軟 件 Fluent6.0 Fluent5.5&4.5 Fidap Polyflow Mixsim Icepack 通用軟件 專用軟件 軟件功能介紹： GAMBIT  專用的CFD前置處理器(幾何/網(wǎng)格生成) Fluent4.5  基于結構化網(wǎng)格的通用CFD求解器 Fluent6.0 基于非結構化網(wǎng)格的通用CFD求解器 Fidap 基于有限元

2、方法的通用CFD求解器 Polyflow 針對粘彈性流動的專用CFD求解器 Mixsim  針對攪拌混合問題的專用CFD軟件 Icepak 專用的熱控分析CFD軟件 軟件安裝步驟： step 1: 首先安裝exceed軟件，推薦是exceed6.2版本，再裝exceed3d,按提示步驟完成即可，提問設定密碼等，可忽略或隨便填寫。 step 2: 點擊gambit文件夾的setup.exe，按步驟安裝； step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相應license.dat文件拷貝到FLUENT.INC/license目錄下； step 4：安

3、裝完之后，把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x為安裝的盤符）； step 5: 點擊fluent源文件夾的setup.exe，按步驟安裝； step 6: 從程序里找到fluent應用程序，發(fā)到桌面上。 注：安裝可能出現(xiàn)的幾個問題： 1. 出錯信息“unable find/open license.dat"，第三步?jīng)]執(zhí)行； 2. gambit在使用過程中出現(xiàn)非正常退出時可能會產(chǎn)生*.lok文件，下次使用不能打開該工作文件時，進入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件刪除即可； 3.

4、 安裝好FLUENT和GAMBIT最好設置一下用戶默認路徑，推薦設置辦法，在非系統(tǒng)分區(qū)建一個目錄，如d:\users a） win2k用戶在控制面板－用戶和密碼－高級－高級，在使用fluent用戶的配置文件 修改本地路徑為d:\users，重起到該用戶運行命令提示符，檢查用戶路徑是否修改； b） xp用戶，把命令提示符發(fā)送到桌面快捷方式，右鍵單擊命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:\users,重起檢查。 幾種主要文件形式： jou文件-日志文檔，可以編輯運行； dbs文件-gambit工作文件； msh文件-從gambit輸出得網(wǎng)格文件； cas文件

5、-經(jīng)fluent定義后的文件； dat文件-經(jīng)fluent計算數(shù)據(jù)結果文件。 第二章 專用的CFD前置處理器——Gambit GAMBIT軟件是面向CFD的前處理器軟件，它包含全面的幾何建模能力和功能強大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質量的網(wǎng)格。GAMBIT可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的網(wǎng)格。Gambit軟件將功能強大的幾何建模能力和靈活易用的網(wǎng)格生成技術集成在一起。使用Gambit軟件，將大大減小CFD應用過程中，建立幾何模型和流場和劃分網(wǎng)格所需要的時間。用戶可以直接使用Gambit軟件建立復雜的實

6、體模型，也可以從主流的CAD/CAE系統(tǒng)中直接讀入數(shù)據(jù)。Gambit軟件高度自動化，所生成的網(wǎng)格可以是非結構化的，也可以是多種類型組成的混合網(wǎng)格。 一. Gambit圖形用戶界面： GUI用戶界面 幾何造型 網(wǎng)格劃分 定義邊界條件及屬性 工具欄 　 Gambit的命令面板 二. GAMBIT的幾何造型: Gambit軟件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立幾何模型。另外，Gambit軟件在讀入其它CAD/CAE網(wǎng)格數(shù)據(jù)時，可以自動完成幾何清理(即清除重合的點、線、面)和進行幾何修正。 1

7、60; 生成點 通過直接輸入坐標值來建立幾何點，輸入坐標時即可以使用笛卡爾坐標系，也可以使用柱坐標系?；蛘咴谝粭l曲線上生成點，將來可以用這點斷開曲線。 2 面的生成  通過三點一張平行四邊形的平面。 通過空間的點生成一張曲面。   通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。   通過兩組曲線生成一張曲面   通過構成封閉回路的曲線生成一張曲面。   通過繞以選定軸旋轉一條曲線生成一張回轉曲面。   根據(jù)給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面。 3 生成幾何實體 Gambit軟件中，可以直接

8、生成塊體柱體、錐體、圓環(huán)體、金字塔體等。然后再通過實體間的布爾運算得到較為復雜的實體。 把現(xiàn)有曲面縫合為一個實體。 把一個斷面圖繞一個軸旋轉，生成回轉體。 沿給定的路徑掃掠一個斷面，得到一個掃掠體。 　 三. GAMBIT的通用功能 1 布爾運算 Unite 取兩個面或兩個的體的并集作為一個新的面和實體 Subtract 從一個面或體上減去一個面或體得到一個新的面或體。 Intersect 取兩個面或體的交集為新的面或實體。 　 2 移動和拷貝  move/copy　 將所選擇的幾何移動或拷貝到新位置。共有四種方式：Translate(平

9、移) 、Scale(比例) 、Reflect(鏡像)、Rotate(旋轉) 　 3  分裂與合并 split 可以用一個面把另一個面分裂為兩個面。也可以用一個體把另一個體分裂為兩個體。 Merge 把兩個面合并為一個面，或把兩個體合并為一個體。 　 4 連接與解除連接 Connect把完全重合的點、線、面合并。當處于Connect狀態(tài)時，相鄰幾何網(wǎng)格連續(xù)；Disconnrct 解除這種連接。當處于Disconnrct狀態(tài)時，允許相鄰幾何劃分出不連續(xù)的網(wǎng)格。FLUENT5允許使用不連續(xù)的網(wǎng)格。   5  Undo和刪除 　 撤銷上一

10、條命令，在GAMBIT中UNDO沒有級數(shù)限制。 刪除相應的對象，如點、線、面、體、網(wǎng)格。 四. 網(wǎng)格生成 Gambit軟件提供了功能強大、靈活易用的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出滿足CFD特殊需要的網(wǎng)格。   1  生成線網(wǎng)格  在線上生成網(wǎng)格，作為將在面上劃分網(wǎng)格的網(wǎng)格種子，允許用戶詳細的控制在線上節(jié)點的分布規(guī)律，Gambit提供了滿足CFD計算特殊需要的五種預定義的節(jié)點分布規(guī)律。   2  生成面網(wǎng)格 對于平面及軸對稱流動問題，只需要生成面網(wǎng)格。對于三維問題，也可以先劃分面網(wǎng)格，作為進一步劃分體網(wǎng)格的網(wǎng)格的網(wǎng)格種

11、子。 Gambit根據(jù)幾何形狀及CFD計算的需要提供了三種不同的網(wǎng)格劃分方法: ①映射方法 映射網(wǎng)格劃分技術是一種傳統(tǒng)的網(wǎng)格劃分技術，它僅適合于邏輯形狀為四邊形或三角形的面，它允許用戶詳細控制網(wǎng)格的生成。在幾何形狀不太復雜的情況下，可以生成高質量的結構化網(wǎng)格。 ②子映射方法 為了提高結構化網(wǎng)格生成效率，Gambit軟件使用子映射網(wǎng)格劃分技術。也就是說，當用戶提供的幾何外形過于復雜，子影射網(wǎng)格劃分方法可以自動對幾何對象進行再分割，使在原本不能生成結構化網(wǎng)格的幾何實體上劃分出結構化網(wǎng)格。子映射網(wǎng)格技術是FLUENT公司獨創(chuàng)的一種新方法，它對幾何體的分割只是在網(wǎng)格劃分算法里進行，并不真正對

12、用戶提供的幾何外形做實際操作。 ③自由網(wǎng)格 對于拓撲形狀較為復雜的面，可以生成自由網(wǎng)格，用戶可以選擇合適的網(wǎng)格類型(三角形或四邊)。 3  邊界層網(wǎng)格 CFD計算對計算網(wǎng)格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應采用較密的貼體網(wǎng)格，二是網(wǎng)格的疏密程度與流場參數(shù)的變化梯度大體一致。對于面網(wǎng)格，可以設置平行于給定邊的邊界層網(wǎng)格，可以指定第二層與第一層的間距比，及總的層數(shù)。對于體網(wǎng)格，也可以設置垂直于壁面方向的邊界層，從而可以劃分出高質量的貼體網(wǎng)格。而其它通用的CAE前處理器主要是根據(jù)結構強度分析的需要而設計的，在結構分析中不存在邊界層問題，因而采用這種工具生成的網(wǎng)格難以滿足CFD計

13、算要求，而Gambit軟件解決了這個特殊要求。 五. Gambit 的可視化網(wǎng)格檢查技術和網(wǎng)格輸出功能 可以直觀的顯示網(wǎng)格質量，用戶可以瀏覽單元畸變、扭曲、網(wǎng)格過度、光滑性等質量參數(shù)，可以根據(jù)需要細化和優(yōu)化網(wǎng)格，從而保證CFD的計算網(wǎng)格 。用顏色代表網(wǎng)格的質量。Gambit支持所有的FLUENT求解器，如FLUENT4.5，F(xiàn)LUENT5，NEKTON，POLYFLOW，F(xiàn)IDAP等求解器。Gambit支持面向圖形的邊界條件，也就是說，用戶可以直接在幾何圖形上施加流動的邊界條件。不需要在網(wǎng)格上進行操作。 六. CAD/CAE接口   Gambit軟件可

14、以直接存取主流的CAD/CAE系統(tǒng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)并支持標準的數(shù)據(jù)交換格式。 1.Gambit軟件支持以下CAD軟件幾何接口： ACIS：Gambit軟件的圖形就是基于ACES核心，因而可以支持ACIS各種版本的幾何數(shù)據(jù)； Pro/engineer VRML : Gambit 可以直接輸入PTC公司Pro/engineer 軟件輸出的VRML格式的數(shù)據(jù)。 Optegra Visulizer : Gambit 可以直接輸入PTC公司Optegra Visulizer數(shù)據(jù)格式； IDEAS FTL : Gambit 可以直接輸入SDRC公司IDEAS FTL格式的數(shù)據(jù)；

15、 IGES：Gambit軟件可以讀取IGES幾何數(shù)據(jù)，并在讀入時自動清理重復的幾何元素； STL：Gambit軟件支持STL格式的數(shù)據(jù)； Gambit軟件也支持STEP、SET、VDAFS、VDAFS、PARASOLID、 CATIA格式的幾何數(shù)據(jù)。   2  CAE接口 Gambit可以直接輸入主流CAE軟件的網(wǎng)格，而且在輸入網(wǎng)格后可以自動反拓出相應的曲面或幾何實體。Gambit可以輸入以下軟件的網(wǎng)格數(shù)據(jù)：   ANSYS   NASTRAN    PATRAN    F

16、IDAP    GAMBIT 第三章 專用的CFD求解器——fluent  FLUENT6是Fluent公司的旗艦產(chǎn)品，其解算器采用完全的非結構化網(wǎng)格和控制體積法。作為一個通用求解器，適用于低速不可壓流動、跨音速流動乃至可壓縮性強的超音速和高超聲速流動等各種復雜的流場。FLUENT豐富的物理模型使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流、化學反應、多相流等其它復雜的流動現(xiàn)象。 Fluent6軟件是由Uns 和Rampant 軟件升級而來，F(xiàn)luent6包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隱式算法。Rampant是Fluent公司和NASA

17、合作開發(fā)的專用于高可壓縮流動問題的CFD軟件。 FLUENT6.0是專用的CFD軟件，用來模擬從不可壓流到中等程度可壓流乃至高度可壓流范圍內的復雜流場。由于采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術，因而Fluent6.0能達到最佳的收斂精度。靈活的非結構化網(wǎng)格和基于求解精度的自適應網(wǎng)格及成熟的物理模型，使FLUENT6.0在層流、轉捩和湍流、傳熱、化學反應、多相流等領域取得了顯著成效。 1 基本功能   二維平面流動，二維軸對稱流動，和三維流動 ¨       定?；蚍嵌ǔＡ鲃臃治? ¨

18、60;      亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動 ¨       層流、轉捩和湍流 ¨       牛頓流或非牛頓流 ¨       傳熱，包括自然對流、強迫對流和混合對流，固體/流體耦合傳熱，輻射和運動固體的熱傳導 ¨       化學組分的混合

19、和化學反應，包括燃燒子模型和表面沉積反應模型 ¨       自由表面和多相流（包括氣-液、氣-固和液-固） ¨       離散相（粒子/液滴/氣泡）的拉格朗日軌跡計算，包括與連續(xù)相的耦合 ¨       融熔/凝固的相變模型 ¨       多孔介質模型，具有各向異性的滲透性、慣性阻尼、固體熱傳導和

20、多孔表面的壓力跳躍條件 ¨       風扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數(shù)模型 ¨       慣性或非慣性坐標系 ¨       多種參考系和滑動網(wǎng)格 ¨       應用于轉子靜子干擾、扭矩變換器及透平機的混合面模型 ¨     &

21、#160; 熱量、質量、動量和化學組分的體積源項 ¨       介質特性數(shù)據(jù)庫  2 網(wǎng)格性能 四邊形、三角形、六面體、四面體、棱形、金字塔形網(wǎng)格 ¨       允許非保形（不連續(xù)）的網(wǎng)格界面重疊 ¨       接受以下軟件產(chǎn)生的網(wǎng)格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、PATRAN、NASTRAN、AN

22、SYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它軟件 ¨       動態(tài)、自適應網(wǎng)格技術有： Ø       三角形和四面體網(wǎng)格保形適應 Ø       懸掛節(jié)點適應和所有類型網(wǎng)格的嵌套 ¨       用戶指定區(qū)域的網(wǎng)格細化和采用求解變量、導出變量（例如Y+，離壁距離）和用戶自定義物理量

23、的自適應網(wǎng)格細化 ¨       細化網(wǎng)格后流場變量自動插值 ¨       網(wǎng)格粗化 ¨       網(wǎng)格光順及改進工具 ¨       網(wǎng)格處理功能（比例縮放、平移、合并、分裂） ¨       混合網(wǎng)格生成 3 數(shù)值方法

24、   FLUENT6.0提供了三種求解方法。FLUENT6.0中的求解器有以下特征：   ¨       完全非結構化網(wǎng)格的有限體積法 ¨       適用于所有速度范圍 ¨       動態(tài)內存分配 ¨       單、雙精度運算 4 非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4

25、.2的發(fā)展）  ¨       基于壓力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO ¨       多種離散格式，包括一階迎風格式、冪次律格式、二階迎風格式和QUICK 格式 ¨       一階和二階隱式時間離散格式 ¨       包括PRESTO線性插值、二次插值和體

26、積力加權插值的壓力插值格式 ¨       體積力隱式處理 ¨       采用V形、W形、F形和拐折循環(huán)求解線性代數(shù)多重網(wǎng)格方程，高斯-賽德爾松弛法  5 耦合求解方法（RAMPANT 4.2的發(fā)展） ¨       不可壓和混合區(qū)域流動的預處理 ¨       所有流場平均量的耦合求解

27、 ¨       湍流、輻射和用戶自定義標量輸運方程的非耦合求解 ¨       包括一階和二階迎風格式的離散格式 ¨       顯、隱式的一階、二階時間離散格式   顯式格式 ²      多步龍格-庫塔時間步進算法 ²     

28、全近似格式多重網(wǎng)格、當?shù)貢r間步長和隱式殘差光順收斂加速 ²      顯式統(tǒng)一時間步長的時間-精度解  隱式格式 ²      所有通量和源項的完全牛頓形式線性化 ²      V形和F形循環(huán)求解代數(shù)多重網(wǎng)格、塊矩陣線性方程，高斯-賽德爾松弛法 6 湍流模型  ¨       Spalart-Allmara

29、s的一方程（渦粘性輸）運模型 ¨       包括標準的k-e模型，Realizable k-e模型和RNG k-e模型的k-e模型 ¨       浮力和壓縮效應的k-e子模型 ¨       應用于旋流，低雷諾數(shù)效應和對Prandtle/Schmidt數(shù)的解析式的對K，e，能量和組元的RNG子模型 ¨     

30、;  包括壁面反射模型和線性或二次壓力-應變模型的雷諾應力模型 ¨       對大渦模擬的亞格子應力模型 ¨       包括標準壁面函數(shù)，非平衡、對壓力梯度敏感的壁面函數(shù)、k-e模型和RSM的兩層模型等的不同近壁模型 ¨       用戶自定義層流區(qū)域的湍流抑制的轉捩流動模擬（固定轉捩） 7 邊界條件  ¨  

31、60;    多種流動入口/出口條件有： Ø       以笛卡爾坐標或圓柱坐標或極坐標表示的入口速度分量的大小和方向，法向速度的大小及用戶自定義的當?shù)刈鴺朔至? Ø       入口質量通量 Ø       入口靜壓和總壓，法向或指定的速度方向 Ø       多組分系統(tǒng)的

32、入口質量組分 Ø       入口靜溫和總溫 Ø       入口湍流強度和耗散率（用湍流強度、長度尺度、水力學直徑和粘性比輸入） Ø       出口靜壓 ¨       充分發(fā)展管流的出口流動邊界條件（Outflow） ¨     &#

33、160; 質量流出 ¨       進氣/排氣扇 ¨       進風口/出風口 ¨       壁面邊界，指定為： Ø       以笛卡爾坐標表示的旋轉速度和切向速度分量 Ø       包括滑移條件的剪切率 Ø

34、       用熱通量，溫度，外部對流，輻射以及混合條件表示的熱邊界條件 Ø       選擇包括壁面粗糙度效應的湍流壁面函數(shù)的剪應力計算 ¨       兩側壁面耦合和指定熱阻的熱傳導條件 ¨       對于平均和湍流參數(shù)的入口空間刨面或壁面邊界條件 ¨    

35、;   風扇特性曲線函數(shù) ¨       通過體積源項確定的入口亞格子尺度 ¨       對稱、旋轉周期性和移動周期性邊界 ¨       軸線邊界條件 ¨       在流線周期邊界條件中指定質量流率（流動和熱交換） ¨    

36、;   在周期性邊界條件中指定壓降  8 介質物性  ¨       常量或可變的物性，包括溫度和本構關系（可輸入數(shù)據(jù)或分段的多項式） ¨       包括標準流體和固體介質物（用戶可修補）性的數(shù)據(jù)庫： Ø       標準反應機理、化學組分混合、熱力學和動力學性質 Ø    &#

37、160;  標準固體、液體、液體燃料和煤的粒子/液滴數(shù)據(jù) ¨       根據(jù)理想氣體規(guī)律或溫度相關的多項式規(guī)律計算流體密度，包括有浮力流動中密度的Boussinesq處理 ¨       用溫度的多項式或冪次律或Sutherland公式的流體粘性計算 ¨       非牛頓流模型，包括冪次律流體，Carreau流，或與溫度相關的用戶自定義規(guī)律 ¨&#

38、160;      在固體區(qū)域內的與溫度相關的熱容與熱傳導 ¨       各向異性的熱傳導 ¨       冷卻劑和碳氫的真實氣體模型 ¨       用戶自定義的物性參數(shù)輸入 9 用戶定義函數(shù) ¨       解釋（在運行時編譯）和編譯事先編譯，

39、在運行時連接）選項 ¨       在連續(xù)、動量、能量、組分和體積組分輸運方程的體積源項的指定 ¨       表面和體積反應速度 ¨       用戶物性的定義 ¨       用戶的邊界條件和初始化條件 ¨       用戶定

40、義的標量輸運方程 ¨       用戶自定義的后處理變量的生成 ¨       用戶指定輻射模型的散射相函數(shù) ¨       離散相模型的體積力、阻力和源項   10 并行處理 ¨       共享存貯系統(tǒng)（如Windows NT、SGI、HP、DEC、Sun和Cray多處理器）的并行

41、處理 ¨       分布式存貯系統(tǒng)（如IBM SP-2、Cray T3D/E等）和工作站網(wǎng)絡的并行處理 ¨       基于網(wǎng)格劃分方法（如METIS）的區(qū)域分解法 ¨       基于LSF第三方軟件的載荷平衡功能 ¨       通過庫的自動優(yōu)化信息分配   11 界面、圖形后處

42、理和報告 ¨       多任務處理和遠程遞交運行的客戶-服務器結構 ¨       全交互式圖形和文本式用戶界面 ¨       宏語言和文本形式 ¨       診斷和錯誤檢測 ¨       網(wǎng)格檢驗（有效性、質量、大?。?/p>

43、合并、分開和重新排序功能 ¨       啟動、求解和后處理的動態(tài)控制 ¨       解算器和物理模型的報告 ¨       靈活的單位制規(guī)定（SI單位、英制單位、單一/混合單位） ¨       動態(tài)中斷和重新計算 ¨     

44、0; 殘差報告和顯示 ¨       質量、熱量及化學組分的通量的報告和監(jiān)測 ¨       力和力矩的報告和監(jiān)測 ¨       表面積分和平均的計算和報告 ¨       體積積分和平均的計算和報告 ¨       周向平均

45、 ¨       時間平均和大渦湍流模擬的均方根（RMS）報告 ¨       用戶定義的場函數(shù)的計算功能 ¨       梯度和導出量的計算 ¨       幾何和流場變量的直方圖 ¨       二維數(shù)據(jù)X-Y圖 ¨

46、;       數(shù)據(jù)的圖形探測 ¨       強大的圖形流動可視化和動畫功能 ¨       基于鼠標的操作（旋轉、平移、放大） ¨       豐富的硬拷貝功能   12 數(shù)據(jù)輸出 ¨       數(shù)據(jù)可輸出到AVS、Dat

47、a Explorer、EnSight、FAST、FIELDVIEW和TECPLOT ¨       EnSight和FIELDVIEW的并行數(shù)據(jù)輸出 ¨       FEA數(shù)據(jù)輸出到NASTRAN、PATRAN和I-DEAS 第三章 Gambit使用 1.1 Gambit介紹 網(wǎng)格的劃分使用Gambit軟件，首先要啟動Gambit，在Dos下輸入Gambit <filemane>，文件名如果已經(jīng)存在，要加上參數(shù)

48、-old。 一．Gambit的操作界面 圖1 Gambit操作界面 如圖1所示，Gambit用戶界面可分為7個部分，分別為：菜單欄、視圖、命令面板、命令顯示窗、命令解釋窗、命令輸入窗和視圖控制面板。 文件欄 文件欄位于操作界面的上方，其最常用的功能就是File命令下的New、Open、Save、Save as和Export等命令。這些命令的使用和一般的軟件一樣。Gambit可識別的文件后綴為.dbs，而要將Gambit中建立的網(wǎng)格模型調入Fluent使用，則需要將其輸出為.msh文件(file/export)。 視圖和視圖控制面板 Gambit中可顯示四個視圖，以便于建立三

49、維模型。同時我們也可以只顯示一個視圖。視圖的坐標軸由視圖控制面板來決定。圖2顯示的是視圖控制面板。 圖2 視圖控制面板 視圖控制面板中的命令可分為兩個部分，上面的一排四個圖標表示的是四個視圖，當激活視圖圖標時，視圖控制面板中下方十個命令才會作用于該視圖。 視圖控制面板中常用的命令有： 全圖顯示、選擇顯示視圖、選擇視圖坐標、選擇顯示項目、渲染方式。 同時，我們還可以使用鼠標來控制視圖中的模型顯示。其中按住左鍵拖曳鼠標可以旋轉視圖，按住中鍵拖動鼠標則可以在視圖中移動物體，按住右鍵上下拖動鼠標可以縮放視圖中的物體。 命令面板 命令面板是Gambit的核心部分，通過命令面板上

50、的命令圖標，我們可以完成絕大部分網(wǎng)格劃分的工作。 圖3顯示的就是Gambit的命令面板。 圖3 Gambit的命令面板 從命令面板中我們就可以看出，網(wǎng)格劃分的工作可分為三個步驟：一是建立模型，二是劃分網(wǎng)格，三是定義邊界。這三個部分分別對應著Operation區(qū)域中的前三個命令按鈕Geometry(幾何體)、mesh（網(wǎng)格）和Zones（區(qū)域）。Operation中的第四個命令按鈕Tools則是用來定義視圖中的坐標系統(tǒng)，一般取默認值。命令面板中的各個按鈕的含義和使用方法將在以后的具體例子中介紹。 命令顯示窗和命令輸入欄 命令顯示窗和命令輸入欄位于Gambit的左下方（如圖4所示）

51、。 圖4 命令顯示窗和命令輸入欄 命令顯示窗中記錄了每一步操作的命令和結果，而命令輸入欄則可以直接輸入命令，其效果和單擊命令按鈕一樣。 命令解釋窗 圖5顯示的是位于命令顯示窗左方的命令解釋窗 ，當我們將鼠標放在命令面板中任意一個按鈕的上面，Description窗口中將出現(xiàn)對該命令的解釋。 圖5 命令解釋窗 1.2 二維建模 劃分網(wǎng)格的第一步就是要建立模型。在命令面板中單擊Geometry按鈕，進入幾何體面板。 圖6顯示了幾何體面板中的命令按鈕。 圖6 圖6中從左往右依次是創(chuàng)建點、線、面、體和組的命令。 對于二維網(wǎng)格的建立，一般要遵循從點到線，再從線到面

52、的原則。 以二維軸對稱單孔噴嘴的網(wǎng)格劃分為例介紹二維網(wǎng)格的生成。] 首先要確定問題的計算域。 計算域的確立 圖1是一個二維軸對稱單孔噴嘴射流問題的計算區(qū)域。由于Fulent的邊界提法比較粗糙，多為一類邊界條件，因此建議在確定計算域時，可以適當加大計算范圍。從圖中我們可以看出，計算區(qū)域為4D*12D，其中在噴嘴的左邊取了2D的計算區(qū)域，就是為了減小邊界條件對計算的影響。 圖1 計算域的確定 對于上述的計算域，我們在建立計算模型時按照點、線、面的順序來進行。 創(chuàng)建點（vertex） 單擊命令面板中的Vertex按鈕，進入Vertex面板（見圖7） 圖7 Vertex

53、命令面板 單擊Vertex Create按鈕，在Create Real Vertex對話框中輸入點的坐標，再單擊Apply按鈕，就可以創(chuàng)建點。計算出計算域的各個頂點的坐標，依次創(chuàng)建這些頂點（見圖8）。 圖8 點的創(chuàng)建 在Gambit中點的創(chuàng)建方式有四種：根據(jù)坐標創(chuàng)建、在線上創(chuàng)建、在面上創(chuàng)建和在體上創(chuàng)建。我們可以根據(jù)不同的需要來選擇不同的創(chuàng)建方式（見圖9）。 圖9 Vertex中常用的命令還有：Move/Copy、Undo和Del。 l Move/Copy命令 圖9顯示的是Move/Copy Vertex對話框。 圖10 當我們要復制或移動一個點時，首

54、先要選擇需要作用的點。在命令面板中單擊Vertices右邊的輸入欄，輸入欄以高亮黃色顯示，表明可以選擇需要的點。 在Gambit中選擇一個對象的方法有兩種： 1． 按住Shift鍵，用鼠標左鍵單擊選擇的對象，該對象被選中，以紅色顯示。 2． 單擊輸入欄右方的向上箭頭，就會出現(xiàn)一個對話框，從對話框中可以選擇需要的點的名稱（見圖11）。因此為了便于記憶，建議在創(chuàng)建對象的時候要起一個便于記住的名字。 圖11 同時，Gambit還為我們提供了三種不同的坐標系，即直角坐標系、柱坐標和球坐標。在命令面板的坐標類型中，可以選擇不同的坐標系。 l Undo Undo命令可以消除上一步

55、操作的內容，但需要注意的是，在Gambit中只有Undo命令而沒有Redo命令。 l Del Del命令用來刪除一些誤操作或不需要的對象。單擊Del按鈕，在視圖中選擇需要刪除的對象，再單擊Apply按鈕即可。 線的創(chuàng)建（Line） 在命令面板中單擊Edge按鈕，就可以進行線的創(chuàng)建和編輯（見圖12）。 在Gambit中，最常用的是直線的創(chuàng)建。 在Edge命令面板中單擊Create Straight Edge按鈕，在視圖中選擇需要連成線的點，單擊Apply按鈕即可（見圖13）。這時視圖中的線段是以黃色顯示。當這些線段組成一個面時，將以藍色顯示。 圖12 圖13

56、除了創(chuàng)建直線外，Gambit還可以創(chuàng)建其他的一些線段，如圓弧、圓、倒角、橢圓等（見圖14） 圖14 Edge命令中常用的還有合并、分離等命令，即可以把兩條線段合成一條，也可以將一條線段分成兩條，這些可以為面的創(chuàng)建和網(wǎng)格劃分提供方便。因為面的創(chuàng)建需要一個封閉的曲面。 面（Face）的創(chuàng)建 面的創(chuàng)建工作十分簡單，只須選擇組成該面的線，單擊Apply按鈕即可（見圖15）。需要注意的是這些線必須是封閉的，同時我們要創(chuàng)建一個二維的網(wǎng)格模型，就必須創(chuàng)建一個面，只有線是不行的。同樣的道理，在創(chuàng)建三維的網(wǎng)格模型的時候，就必須創(chuàng)建體。 圖15 在面的創(chuàng)建中，有一個布爾運算的操作，可以使我們創(chuàng)

57、建不規(guī)則形狀的面（見圖16）。布爾運算包括三種方式：加、減、交。 圖16 2.網(wǎng)格的劃分 在命令面板中單擊Mesh按鈕，就可以進入網(wǎng)格劃分命令面板。在Gambit中，我們可以分別針對邊界層、邊、面、體和組劃分網(wǎng)格。圖17所示的五個按鈕分別對應著這五個命令。 Boundary Layer （邊界層） Edge （邊） Face （面） Volume （體） Group （組） 圖17 2.1邊界層網(wǎng)格的創(chuàng)建 在命令面板中單擊按鈕，即可進入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建（見圖18）。 圖18 邊界層網(wǎng)格的創(chuàng)建需要輸入四組參數(shù)，

58、分別是第一個網(wǎng)格點距邊界的距離（First Row），網(wǎng)格的比例因子（Growth Factor），邊界層網(wǎng)格點數(shù)（Rows，垂直邊界方向）以及邊界層厚度（Depth）。這四個參數(shù)中只要任意輸入三組參數(shù)值即可創(chuàng)建邊界層網(wǎng)格。 同時，我們還可以選擇邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建的形式。在命令面板的Transition Pattern區(qū)域，系統(tǒng)給我們提供了四種創(chuàng)建方式（見圖19）。 圖19 2.1.2 創(chuàng)建一個邊界層網(wǎng)格 以上述二維軸對稱圓孔射流的計算模型為例，介紹邊界層網(wǎng)格的生成。 1． 單擊Mesh按鈕，選擇Boundary layer選項，進入邊界層網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板。 2． 按住Shift按

59、鈕，用鼠標左鍵單擊圖形中的線段1，選擇其為創(chuàng)建對象。 3． 輸入?yún)?shù)值為：First Row：0.05，Growth Factor：1.01，Rows：10，選擇創(chuàng)建形式為1:1，單擊Apply按鈕完成創(chuàng)建工作（見圖20）。 圖 20 2.2.2創(chuàng)建邊上的網(wǎng)格點數(shù) 當我們劃分的網(wǎng)格需要在局部加密或者劃分不均勻網(wǎng)格時，我們首先要定義邊上的網(wǎng)格點的數(shù)目和分布情況。 邊上的網(wǎng)格點的分布可分為兩種情況，一種是單調遞增或單調遞減，一種是中間密（疏）兩邊疏（密）。下面依然結合實例介紹邊上網(wǎng)格點的創(chuàng)建。 1. 單擊命令面板中的按鈕，進入Edge網(wǎng)格創(chuàng)建面板（見圖21）。

60、 圖21 2. 在圖13中選擇線段2。 3. 在命令面板中單擊Double Side按鈕，設置Radio1和Radio2為1.05。 4. 在命令面板中單擊Interval Size按鈕，選擇Interval Count選項。 5. 在Interval Count按鈕的左邊輸入?yún)?shù)值為20。 6. 單擊Apply按鈕，觀察視圖中邊上的網(wǎng)格點的生成（見圖22）。 tu 7．選擇視圖中的線段3，取消對Double Side按鈕的選擇，設置Radio為1.01，Interval Count為80，觀察視圖中網(wǎng)格點的分布情況。視圖中選中線段上的紅色箭頭代表了Edge上網(wǎng)格點分布的變化

61、趨勢。如果Radio大于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點的分布變疏，小于1，則沿箭頭方向網(wǎng)格點的分布變密。如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格點的分布情況與預計的相反，可以采用兩種方法解決：（1）按住Shift 按鈕，在所選擇的線段上單擊鼠標中鍵改變箭頭的方向；（2）在命令面板中單擊Invert按鈕，將Radio值變?yōu)槠涞箶?shù)值。 8．依次選擇視圖中的線段4、5、6、1，設置合理的網(wǎng)格點分布。 注意：在設置網(wǎng)格點分布的時候，一個封閉面的最后一條線段的網(wǎng)格點的分布可以通過系統(tǒng)自動計算得到。 2.2.3 劃分面的網(wǎng)格 Gambit對于二維面的網(wǎng)格的劃分提供了三種網(wǎng)格類型：四邊形、三角形和四邊形/三角形混合，同

62、時還提供了五種網(wǎng)格劃分的方法。表1、2分別列舉了五種網(wǎng)格劃分的方法以及它們的適用類型。 方法 描述 Map 創(chuàng)建四邊形的結構性網(wǎng)格 Submap 將一個不規(guī)則的區(qū)域劃分為幾個規(guī)則區(qū)域并分別劃分結構性網(wǎng)格。 Pave 創(chuàng)建非結構性網(wǎng)格 Tri Primitive 將一個三角形區(qū)域劃分為三個四邊形區(qū)域并劃分規(guī)則網(wǎng)格。 Wedge Primitive 在一個楔形的尖端劃分三角形網(wǎng)格，沿著楔形向外輻射，劃分四邊形網(wǎng)格。 表1 適用類型 方法 Quad Tri Quad/Tri Map ´ ´ Submap ´

63、 Pave ´ ´ ´ Tri Primitive ´ Wedge Primitive ´ 表2 下面仍然以二維軸對稱自由射流的網(wǎng)格劃分為例，來介紹各種網(wǎng)格的生成。 1． 單擊命令面板中的按鈕（Mesh Face），進入面的網(wǎng)格創(chuàng)建命令面板（見圖25）。 圖25 2． 選擇視圖中的面，系統(tǒng)中默認的網(wǎng)格點的類型為四邊形結構網(wǎng)格。單擊Apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖26）。 圖26 3． 在命令面板的Type中選擇網(wǎng)格類型為Pave，單擊Apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖27）。 圖2

64、7 4． 選擇Element類型為Tri，單擊Apply按鈕，觀察網(wǎng)格的生成（見圖28）。 圖28 （三） 邊界的定義 在Gambit中，我們可以先定義好各個邊界條件的類型，具體的邊界條件取值在Fluent中確定。 1． 在菜單欄中選擇Fluent/Fluent5。這個步驟是不可缺少的，它相當于給Gambit定義了一個環(huán)境變量，設置完之后，定義的邊界條件類型和Fluent5中的邊界類型相對應。 2． 在命令面板中單擊按鈕，進入?yún)^(qū)域類型（Zone Type）定義面板。 3． 單擊按鈕，出現(xiàn)Specify Boundary type對話框（見圖29）。 圖29 4

65、． 選擇Entity類型為Edge。在視圖中選擇Edge1，在Name區(qū)域中輸入Wall，選擇Type為Wall，即定義Edge1的邊界條件為固壁條件，取名為Wall。 5． 選擇Edge2，定義邊界條件為壓力入流條件（Pressure Inlet），取名為Inflow。 6． 選擇Edge4，定義邊界條件為壓力出流條件（Pressure Outlet），取名為Outflow。 7． 選擇Edge5、6，定義邊界條件為遠場壓力條件（Pressure Far-field），取名為Outflow1。 8． 選擇Edge3，定義邊界條件為軸對稱條件（Axis），取名為Axis。 （四） 保

66、存和輸出 1． 在菜單欄中選擇File/Save as，在對話框中輸入文件的路徑和名稱。（注意：在Gambit中要往一個文本框中輸入文字或數(shù)字，必須先將鼠標在文本框中單擊選中文本框） 2． 選擇File/Export/Mesh，輸入文件的路徑和名稱。 1.3 三維建模 相對于二維建模而言，三維建模與二維建模的思路有著較大的區(qū)別。二維建模主要遵循點、線、面的原則，而三維建模則更象搭積木一樣，由不同的三維基本造型拼湊而成，因此在建模的過程中更多的用到了布爾運算及Autocad等其他的建模輔助工具。 三視圖的使用 在建立三維圖形的時候，使用三視圖有利于我們更好的理解圖形。 圖30顯示的

67、是Gambit的視圖控制面板。 圖30 在當前狀況下，四個視圖都是激活的（在Active欄中，顯示紅色），這時視圖控制面板中的十個命令將同時作用于四個視圖。 在創(chuàng)建三維圖形之前，我們要做的第一項工作就是要將Gambit的四個視圖設置為頂視圖、前視圖、左視圖和透視圖。 1． 用鼠標單擊Active右邊的后三個視圖，取消對它們的激活，激活取消后呈灰色（見圖31）。 圖31 2． 用鼠標右鍵單擊視圖控制面板中的坐標按鈕，彈出一組坐標系（見圖32）。 3． 選擇，則左上視圖變成頂視圖。如法炮制，設置其他視圖（見圖33）。 4． 單擊控制面板中的，也可將視圖設成三視圖。 圖

68、32 圖33 基本三維模型的建立 在Gambit控制面板中單擊按鈕，在Volume中用鼠標右鍵單擊，彈出一組按鈕（見圖34），表示Gambit所能創(chuàng)建的基本三維幾何體，主要有長方體、圓柱體等。 圖34 布爾運算的基本概念 典型的布爾運算包括并、交、減。 并：將兩個物體并成一個物體（兩個物體的并集） 交：兩個物體的交集 減：A物體減去B物體 下面用一個簡單的例子來說明基本三維幾何體的創(chuàng)建和布爾運算的運用 1．單擊按鈕，輸入?yún)?shù)創(chuàng)建一個高60，半徑6的圓柱體（見圖35）。在Axial Loaction欄中選取Positive X，使得圓柱體的法線指向x方向。在Ga

69、mbit中創(chuàng)建的幾何體，其基點都在坐標系的原點（見圖36）。如果創(chuàng)建的幾何體過大，在視圖中無法顯示全圖，或者太小，無法分辨，單擊按鈕即可。 圖35 圖36 2．為了能夠更好的觀察三維幾何體，可以用鼠標拖動四個視圖中央的小方塊，改變四個視圖的大?。ㄒ妶D37）。 3．再創(chuàng)建兩個圓柱體，分別指向y和z方向（見圖38）。 4．單擊按鈕，移動圓柱體，使其如圖39所示。 5．單擊按鈕，選擇三個圓柱體，依次將它們合并在一起（見圖40）。 圖37 圖38 圖39 圖40 6．為了更加清楚的觀察三維幾何體，可以選擇按鈕（見圖41）。 圖41

70、 7．選擇按鈕即可恢復原狀。 網(wǎng)格劃分 三維幾何體網(wǎng)格的劃分與二維的基本一樣，但三維物體的網(wǎng)格劃分比較難以把握，尤其是對局部的加密。 引入CAD圖形 Gambit只適用于創(chuàng)建簡單的三維幾何體，對于復雜形體而言，其繪圖功能是遠遠不夠的，這時Gambit允許我們引入一些其他軟件創(chuàng)建的文件，常用的有Autocad創(chuàng)建的ASCI形式的文件.sat。 CAD中創(chuàng)建的圖形要輸出為.sat文件，要滿足一定的條件。對于二維圖形來說，它必須是一個region，也就是說要求是一個聯(lián)通域。對于三維圖形而言，要求其是一個ASCI body。 第四章 fluent的使用 fl

71、uent的使用常見的問題和步驟： 對于容器內流場的計算我覺得可以大致的分為兩類： 1，有轉動軸 2，沒有轉動軸 對于沒有轉動軸的情況相對來說比較簡單，只要建立模型，然后設定邊界就可以計算了 對于有轉動軸的情況，想對來說比較復雜，因為要處理軸和槳葉的轉動，下面 我就簡要說一下處理方法。 對于轉動問題，主要有多坐標系和滑移網(wǎng)格兩種方法。無論是哪種方法都要設置轉動部 分和靜止部分的交接面的邊界類型為interface，且內外表面必須一一對應。 下面簡要說一下FLUENT里面的主要處理步驟： 1，首先根據(jù)自己的需求打開2D或者是3D的FLUENT程序； 2，導入網(wǎng)格文件（file

72、->read->case，然后選擇由GAMBIT導出的.msh文件） 3，檢驗網(wǎng)格是否為病態(tài)（grid->check），如果面網(wǎng)格或者是體網(wǎng)格為負的話會提示錯 誤，就要重新進行網(wǎng)格化 4，如果你在GAMBIT建模時用的長度單位不是m，就要重新設置單位（grid->scale）。 首先選擇你建模時用的單位（假如你的單位為mm，就選擇mm），然后點"Change Length Units"按紐，這時可以看到下面顯示的三維或者是兩維最大最小坐標植 已經(jīng)做了相應的變化，但是單位沒有變化，最后一定要點下面的"Scale&q

73、uot;按紐，才 可以保證只變換長度的單位，而不改變其數(shù)值。 5，選擇模型： define->models->solver，設定是否采用耦合方式進行計算，是否軸對稱，是穩(wěn)態(tài) 還是非穩(wěn)態(tài)等等 define->models->multiphase,設置為多相模型 define->models->viscous，選擇黏度模型（層流，K-E，RND，累諾應力模型等） define->models->energy，是否加入能量計算 define->models

74、->radiation，選擇輻射模型 define->models->species，選擇多物質模型（物質傳遞模型（可以包含反應）， 非預混燃燒模型，預混燃燒模型等） 6，定義物質屬性，define->materials 7，定義操作條件，define->operating conditions 8, 定義邊界條件，define->boundary condtions 9, 定義轉動與靜止部分的交界面，define->interfaces(采用多坐標系和滑移網(wǎng)格的 時候需要進行設置，且內外表面必須是一一對應的進行設置) 10，計算區(qū)域初始化，solve->initialize 然后就可以開始進行計算了，solve->iterate