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体网格生成示例

体网格生成示例
以生成f6外流场体网格为例讲述生成体网格的过程,整个过程包括几何导入、网格尺寸设置、表面网格生成、构建外包围盒、生成体网格、查看内部网格和边界条件设置。

1 导入几何
在菜单栏中,选择“文件”> “添加文件…”> “添加几何文件…”,弹出选择几何文件对话框。

可以添加的几何文件类型有IGES、STEP、SA T、FLI和GM2(3)格式文件,其中前三种为标准数据交换格式,后两种为本软件自有几何文件格式。

在本示例中,我们导入IGES格式几何文件,文件导入后会弹出图1所示对话框用于设置全局容差。

图1 容差设置对话框
如图2所示为导入到软件中的f6外形,图3所示为几何外形的三视图。

几何导入后,我们可以查看几何信息。

在菜单栏中,通过“窗口”> “拓扑信息”,可以查看几何外形包含的曲线数目、曲面数目和区域数目;通过“窗口”> “尺寸信息”,可以查看几何外形尺寸值。

通过工具栏上的“选择”下拉列表,我们可以使用鼠标左键点击选取几何元
素,选中某一几何元素后,会在信息输出窗口显示选取的几何元素信息。

图2 f6外形
在功能操作面板上,可以通过“快速设置视点”选择多种视图查看几何;也可以通过对象视图控制,设置可视的几何元素。

另外,点击“高级控制”按钮,在弹出“可视化控制”对话框中,我们可以控制特定类型和特定编号的几何元素的显示和隐藏。

在视图模式下,我们可以通过鼠标控制,实现对几何外形的旋转、放缩和平移等操作。

鼠标左键、中键和右键的功能分别为平移、旋转和放缩。

图3 几何外形三视图
2 网格尺寸设置
我们可以通过指定曲线离散段数、设置背景网格和网格源等方式实现对网格尺寸的控制。

三维项目中背景网格需要设置的唯一参数是“全局尺寸”,在“功能操作面板”的“网格”选项卡中的“密度控制”中进行设置,通过设置背景网格得到的网格尺寸是均匀的。

当需要控制网格局部尺寸时,我们可以采用网格源的方式,网格源包括点源、线源和面源。

二维点源是两个同心圆,三维点源是两个同心球,线源和面源分别有两个点源和三个点源组成。

设置网格源需要设置的参数有:内径、外径和网格尺寸值(如图4所示),此外,在创建网格源过程中,点源需要选择1个几何点,
线源需要选择2个几何点,面源要选择3个几何点。

图4 网格源设置
在导入的几何中不包含有几何点,而创建网格源需要几何点。

为此,我们可以使用软件中的几何分解功能,在“功能操作面板”的“几何”选项卡中的“高级操作”展开设置框中可以看到该功能按钮(即“分解”)。

对曲线进行分解可以在曲线的型值点处创建几何点,如图5所示为曲线分解得到的几何点,图中的红色点表示几何点。

2.1分解曲线
分解曲线过程的操作步骤为:在工具栏的“选择”下拉列表中选择“曲线”,用鼠标左键点击选取需要分解的曲线,单击“分解”按钮。

图5曲线分解得到几何点
2.2 设置网格源
通过“网格”> “密度控制”,将“密度控制选项”设为“网格源”,如图6,将“源类型”设为“线源”。

设置好线源内径、外径和尺寸值后,选择2个几何点,如图7所示,单击“创建”按钮即可创建线源,如图8所示。

图6 线源设置
图7 选择几何点
图8 生成好的一条线源
为了便于查看已创建的网格源,软件中提供了网格源可视化功能,如图9所示。

按照同样方式可创建其他的网格源,如图10所示为创建好的所有网格源,包含点源和线源。

图9 网格源可视化设置面板
图10 设置好的所有网格源
3 生成表面网格
设置好网格源后,设置背景网格的全局尺寸为8(如图11所示),接下来我们可以生成曲面网格了。

在“功能控制面板”的“网格”选项卡,点击“曲面网
格”展开曲面网格生成面板。

在“面列表”中选择“show_face selected”,表示选择当前可视的所有曲面,在“使用方法”中选择“间接AFT法”,单击“生成”按钮即可生成开始生成表面网格。

表面网格生成过程中,会在信息输出框中实时输出已离散的曲面。

图11 背景网格全局尺寸设为8
图12所示为生成好的表面网格,可以看到在网格在有网格源的地方比较密,如图13所示为机翼处和发动机仓附近网格的局部放大图。

图12 f6曲面网格
(a)机翼附近网格
(b)发动机仓附近网格图13 表面网格局部放大图
4 建立外流场包围盒
我们通过“几何模板”为f6建立一个长方体包围盒,包围盒左下角和右上角坐标分别为(-8000,-6000,-4000)和(8000,6000,4000)。

“几何模板”位于“功能操作面板”的“几何”选项卡,在创建包围盒时需要勾选下方的3个复选框。

图14 创建f6外包围盒
图15 几何组设置
包围盒创建后,需要将f6外部、包围盒内部空间创建为一个区域,方法为:在工具栏的“创建”下拉列表中选择“区域”,此时软件自动切换到建模状态,在菜单栏上选择“窗口”> “几何组设置”,弹出“几何组设置”对话框(如图15所示),点开右边列表中的“曲面”,用鼠标选择列表中的所有曲面并单击右键,区域即创建成功,可以点击左边列表中的“区域”展开区域列表,查看区域是否创建成功。

图16 f6外包围盒
5 体网格生成
将背景网格全局尺寸设为600,并按照第3节中介绍的方式生成外包围盒的表面网格,注意:若表面已被离散则该表面不会重新离散。

在“网格”选项卡中,点击“体网格”,选择刚创建的f6外流场区域(domain 3),选择离散方法为“Delaunay法”,点击“生成”,体网格开始生成,等待体网格生成完成。

图18所示为生成完毕的体网格。

在菜单栏中,选择“窗口”> “拓扑信息”可以查看生成的网格信息(如图19所示)。

图17 体网格生成设置面板
图18 体网格生成完毕
图19 网格信息
6 查看内部网格
通过软件提供的网格剖切功能,我们可以查看区域内部体网格。

首先在“功能视图面板”的视图选项卡的“对象视图控制”中点击“几何”按钮使之处于弹起状态(如图20所示),这是所有几何元素处于隐藏状态。

图20 设置几何隐藏
点击“功能视图面板”视图选项卡上的“高级控制”按钮,弹出“可视化控制”对话框(如图21所示),按照图21的设置,可以查看位于y轴(-200,200)区间的网格(如图22(a)所示),综合使用多种剖切工具可以得到图22(b)所
示的内部网格剖切视图。

图21 网格剖切设置
(a)网格剖切视图
(b)网格剖切视图
图22 内部网格剖切视图
7 边界条件设置
设置如下边界条件(括号前字符表示边界条件名称,括号里数字表示曲面编号):
inlet (74)
outlet (72)
lateral(69、70、71、73)
wall (f6表面,即剩余所有曲面)
边界条件设置方法:在菜单栏上选择“窗口”> “边界条件”,弹出“边界条件”设置对话框。

首先添加边界名称,如图23所示,随后将曲面设置为相应
的边界类型,设置好的边界类型会在最右边列表中显示出来(如图23所示)。

图23 添加好的边界名称
图24 设置好的边界条件
8 导出CGNS格式文件
CGNS是标准的数据交换格式,包含网格和边界条件等信息,在菜单栏中选择“文件”> “输出”> “网格”> “文件.cgns”,弹出图25所示对话框,在“文件路径”输入框中设置导出CGNS文件的路径,其余选项按照默认设置,点击“确认”按钮即可。

图25 输出cgns文件设置框
附:说明
本文档为浙江大学工程与科学计算中心自研网格生成软件的使用说明文档的部分内容,如有疑问请与我们联系。

E-MAIL: xiaozf@。

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