Gambit体网格划分.docx
《Gambit体网格划分.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Gambit体网格划分.docx（49页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
Gambit体网格划分
Gambit网格划分
第四节体网格划分
February26,2014
4.4体网格划分命令（VolumeMeshingCommands）
在Mesh/Volume子面板中有（subpad）以下命令
符号
命令
描述
MeshVolumes为体划分网格
在体内创建网格节点
SmoothVolumeMeshes
Smooth体网格
调整体网格节点位置以改善节点间距的均匀性
SetVolumeElementType
设置体元素类型
指定用于整个模型的体网格元素类型
LinkVolumeMeshes
UnlinkVolumeMeshes
连接体网格/打断体网格
创建或删除体之间的网格硬连接（meshhardlink）
ModifyMeshedGeometry
修改meshed几何体
将网格边转换为拓扑边
SummarizeVolumeMeshCheckVolumeMeshes
梗概体网格/检查体网格
在图形窗口中显示网格信息，显示三维网格的质量信息
DeleteVolumeMeshes
删除体网格
删除体上存在的网格节点
下文描述了以上列出的各命令的功能和操作
4.4.1为体划分网格（MeshVolumes）
MeshVolumes命令允许你为一个或多个体创建网格。
当你为一个体划分网格时，
GAMBIT会根据当前设定的参数在整个体中创建网格节点。
要mesh一个体，需要设定以下参数
•待划分网格的体
•网格划分方案（Meshingscheme）
•网格节点间距（Meshnodespacing）
•网格划分选项（Meshingoptions）
指定体（SpecifyingtheVolume）
GAMBIT允许你在网格划分操作中指定任何体，但是，何种网格划分方案（meshingscheme）能应用于这个体，则决定于体的拓扑特性、形状，以及体的面上的顶点的类型。
指定网格划分方案（SpecifyingtheMeshingScheme）
指定网格划分方案需要设定以下两个参数
•元素（Elements）
•类型（Type）
Elements参数用于定义（应用于该体的）体网格元素的形状；Type参数定义网格划分算法，因此也决定了体中所有网格元素的模式。
下文将介绍上面列出的参数的功能，以及它们对体网格产生的效果。
指定方案元素（SpecifyingSchemeElements）
GAMBIT允许你指定下表列出的任何一个体网格Elements（元素）选项
选项
描述
Hex（六面体）
指定体网格元素仅包括六面体网格元素
Hex/Wedge
六面体/契形
指定网格主要由六面体网格元素组成，但在适当的地方为契形网格元素
Tet/Hybrid
四面体/混合
指定体网格主要由四面体网格元素组成，但在适当的地方也会有六面体、金字塔形和契形网格元素
以上列出的每个Elements选项都有一套特定的Type（类型）选项（一个或多个）相对应（见下）
指定方案类型（SpecifyingSchemeType）
GAMBIT提供以下体网格划分的Type选项
选项
描述
Map（规则网格）
创建规则的六面体网格元素的结构网格
Submap（子规则网格）
将一个无法用Map方法创建网格的体拆分成几个可用Map划分网格的区域，并在每个区域中创建六面体网格元素的结构网格（即用Map方法划分每个区域）
TetPrimitive
将一个逻辑四面体（four-sidevolume）划分成四个六面体区域，并用map方法在每个区域中划分网格
Cooper库勃
根据“源”面上定义的网格节点模式扫过整个体而创建网格
Tet/Hybrid
指定网格主要由四面体网格元素组成，但在适当的地方可能包括六面体、金字塔形和契形网格元素。
Stairstep
创建规则六面体网格和一个对应的有小面的体，体和原来体的形状大致相似。
正如上文提到的，每个Elements选项都有一套特定的Type（类型）选项（一个或多个）相对应。
下表示出了体网格划分时Elements选项和Type（类型）选项之间的对应关系（注意：
标记有“X”符号并有阴影的单元格表示元素和类型之间有对应关系）。
对任何给定的体积，每一套可用的元素与类型间的对应关系都有其特有的网格节点模式。
而且，每个对应关系还都对应着一套规则，以控制可应用于体的类型。
下面部分就将讲述上面列出的各对应关系所包含的网格节点模式和规则。
注1、以上列出的Type选项中，仅有Cooper选项有超过一个的Elements选项与之对应。
因此，在下文中，体网格划分方案类型仅以他们对应的Type名称来区别，例如，Tet
Primitive。
注2、当你在“MeshVolumes”表格中指定一个体时，GAMBIT将自动根据体的形状、拓扑性质和顶点类型对该体进行评估，并且对“Scheme”选项按钮进行设置，给出一个推荐的体网格划分模式。
当你选择多个体进行网格划分时，Scheme推荐的网格划分模式适用于选择的多数面。
你可以强行设置一个网格划分模式（Scheme），因而可以改变任何推荐的网格划分模式，这通过（设置）MeshVolumes表上的SchemeOptions按钮可以做到。
当强制采用某种网格划分方案（scheme）时，GAMBIT会将所选的方案应用到当前所选的体。
注3、以上列出的一些网格划分方案创建的体网格节点不能够应用于一些求解器，虽然这些求解器可在GAMBITSolvers菜单中选中。
下表示出了GAMBITSolvers菜单中可选的求解器与上表中列出的网格划分方案之间有效的对应关系（注意：
FLUENT4求解器要求结构网格，NEKTON求解器要求六面体网格元素）
Map网格划分机理（MapMeshingScheme）
当你对一个体采用Map网格划分机理时，GAMBIT将将体划分成由六面体组成的网格阵列，如图3－51所示。
图3－51：
Map体网格划分机理—六面体网格元素阵列
每个网格元素包括至少8个节点，这些节点位于网格元素的角点上。
如果你指定一个可选的网格节点模式，GAMBIT将在每个网格元素上创建20或27个节点（见下文中"Set
VolumeElementType,"部分）
普适性（GeneralApplicability）
Map网格划分机理仅能应用于那些可被划分为逻辑立方体网格的体。
要表示一个逻辑立方体，一个体网格必须满足以下普遍要求。
1、网格体上必须有且仅有8个只与三个网格元素的面连接的网格节点（这8个网格节点组成了该逻辑立方体的8个角点）
2、每个作为角点的网格节点必须通过直的网格边与其它三个作为角点的网格节点连接，也就是说，所有的一连串网格边是属于网格节点的一个逻辑行。
根据上述规则，用Map规则划分的网格的最基本形式是规则的长方体，如上图中3－
51所示。
对于这样一个体，位于立方体顶点上的网格节点组成了立方体网格的角点。
尽管体是否可用Map方法划分网格（volumemapability）的严格的规则已经很好地通过网格自身表达了出来，还是应该通过描述给定体的普遍几何构造来描述一下volumemapability。
尤其的，volumemapability规则可陈述如下：
为了能采用Map方法，一个体应当包含六个逻辑面（sixsides），每个side如果经过正确的顶点设定，都应该能用Map方法进行（面）网格划分。
（以上规则的例外可见下文中的"MappingVolumeswithLessThanSixFaces,）
注意：
体上的每个逻辑面（side）都可能包含超过一个的面（face）
作为上述的普遍规则的一个例子，考虑如图3-52所示的各种几何体
图3－52：
Map体网格划分机理—几何体实例
上图所示的各几何形体中，仅有图3－52（a）所示的长方体可用map格式进行划分而不经过任何特殊设定。
但是，可以通过设定顶点类型和虚拟几何体操作的方法将其它几何形体转换成可用Map方法划分网格的几何体。
将体转换成Mappable的实体（TransformingVolumesIntoMappableForms）
正如上文所指出的，图3－52所示的（b）、（c）、（d）几何体不经过变换就无法采用map方法，可以每个几何体都可通过设定顶点类型或虚拟几何体操作的方法进行变换，从而可用map方法。
明确的说，以上每个体需要采取的变换方法如下表所示
Figure3-52
Shape
Operation
（b）五角形棱柱
设定顶点
（c）圆柱体
虚拟的边拆分
（d）去掉一角的立方体
虚拟的面收缩
五角形棱柱——顶点设定（PentagonalPrism-SpecifyingVertexTypes）
要将图3－52（b）所示的五角形棱柱变换为可用map方法进行网格划分的体，你必须要指定顶点类型，以使得顶和底的面可以采用map方法进行面网格划分。
要达到此目的，你必须将顶面和底面上五个顶点中的一个分别设为Side（侧边）类型顶点，而其它四个设为
End类型（见图3－53（a））
图3－53：
可用map方法进行网格划分的五边形棱柱
图3－53（b）示出了采用顶点设定方法后对该五边形棱柱采用map方法划分后的网格。
要注意图（b）所示的面（face）A和面B组成了逻辑网格立方体的一个side（逻辑面），而
C面则是上述side的对面的side。
当你通过顶点类型设定方法将一个棱柱转化为可用map方法划分的体时，你必须保证顶面和底面的设置为Side类型的顶点的连接线为棱柱的一条垂直边。
例如，如果你将棱柱的顶点设置为如图3－54所示，GAMBIT将不能对该棱柱进行map方案网格划分，因为此时的体无法代表一个逻辑的网格立方体。
图3－54：
无法采用map方法的五角形棱柱圆柱体的边拆分及其面（Cylinder-SplittingEdgesandFaces）
图3－52（c）所示的圆柱体若不经过变换将无法采用map方法进行网格划分，但该圆柱体可通过虚拟的边拆分和面拆分操作转化成mappable的几何体（关于虚拟边拆分和面拆分操作的方法描述，见该帮助的附件Appendix）。
如果你将柱体顶面和底面的圆环边进行拆分（拆成四个圆弧），并用得到的8个顶点（顶面和地面各4各）将柱体的柱面拆分成四个单独的面，顶面和地面就可用map方法进行面网格划分（见图3－55（a）），此时圆柱体的拓扑特性和图3－52（a）所示的长方体相同。
作为结果，该圆柱体可用map方法进行体网格划分，生成的体网格如图3－55（b）所示。
图3－55：
可用map方法的圆柱体
砍去一角的立方体－收缩一个面（ClippedCube-CollapsingaFace）
图3－52（d）所示的砍去一角的立方体若不经过变换将无法采用map方法，但该几何体可通过虚拟的面收缩操作转化成mappable的几何体（关于虚拟面收缩操作的方法描述，见该帮助的附件Appendix）。
当你将该几何体的三角面和与其相邻的三个面进行面收缩操作时，GAMBIT将创建虚拟的体，如图3－56（a）所示。
图3－56：
缺少一角的mappable“立方体”
图3－56（a）所示的几何体的拓扑特性和图3－52（a）所示的立方体相同，如果所有顶点的类型都为End类型，该几何体就成了一个逻辑的立方体，因而可以采用map体网格划分方案进行网格划分（见图3－56（b））。
对少于六个面的几何体采用map方法（MappingVolumeswithLessThanSixFaces）
Map方法的一个普遍规则是该方法仅能应用于等于或多余六个面的几何体。
然而通过变换，也可以对少于六个面的几何体采用map方法进行网格划分。
作为一个这种变换的例子，考虑如图3－57（a）所示的长条形的体，该几何体由四个面组成，若不经过变换则无法采用map方法。
图3－57：
可采用map方法的有四个面的体
你可以通过对每个曲边采用虚拟拆分操作的方法，并通过如下的顶点设置，将图3－57所示的长条形几何体转化为mappable的几何体。
•对所有面，顶点a,b,c,和d都为End类型顶点
•对于曲面，顶点e,f,g,和h为Side类型顶点，但对于长条形顶面和底面为End类型顶点
图3－57（c）示出了最终的网格划分。
Submap网格划分方案（SubmapMeshingScheme）
当你对某个体采用Submap网格划分方案时，GAMBIT会将几何体划分为几个逻辑网格立方体区域，并对每个区域采用map方法进行网格划分。
普适性（GeneralApplicability）
为了能用submap方法，几何体必须同时满足以下两个规则
•每个面可用map或submap方法进行面网格划分
•相对的submappable的面，其顶点类型必须是对应一致的下文将详细解释上述两个规则
面的可用map或submap方法进行面网格划分（FaceMappabilityandSubmappability）
为了能使GAMBIT对某个体采用submap网格划分机理，作为体边界的每个面必须能用map或submap方法进行面网格划分。
图3－58示出了四个体，有三个符合以上规则。
图3－58（a）、（b）、（c）所示的几何形体是可用submap方法的，因为每个体的面自身都是mapable的。
图3－58（d）所示的体则不是mapable的，因为体的突起圆柱面的顶端的圆面无法采用map或submap方法进行网格划分。
图3－58Submap网格划分方案——submappability规则
相对的面的顶点类型（Opposing-FaceVertexTypes）
以上所述的面的mappability/submappability规则是体的submappability的一个必要条件，但并不全面。
例如，有可能一个体上所有的面都可用map或submap方法进行面网格划分，但这个体仍无法用submap方法进行体网格划分。
要对一个体采用submap方法，必须保证体的相对的面上的顶点类型有合适的设置，一时相对面的网格划分有类似的形状。
下面举一例来解释这个要求，考虑如图3－59所示的体，该体是一个L形状的方柱体，其中外拐角处被切下去了一块。
L形体的顶面和地面通过不同的顶点设置，可以采用不同的submap方法进行面网格划分。
图3－59表示出了不同顶点类型设置时，submap网格划分出的不同情况。
图3－59（a）和（b）所示的面网格划分形式可以采用submap进行体网格划分，因为这两个图中形体的顶面和底面（相对的面）的顶点类型设定和网格划分样式都是一致的。
相反，GAMBIT无法对图3－59（c）所示的顶面和底面网格划分类型采用submap方法进行体网格划分，因为图示的相对的面的面网格划分模式是不一致的。
图3－59Submap体网格划分方案
TetPrimitive网格划分方案（TetPrimitiveMeshingScheme）
TetPrimitive体网格划分方案仅能应用于成为逻辑四面体的几何体。
要成为一个逻辑四面体，该几何体必须包括且仅包括四个逻辑面，每个逻辑面都是一个逻辑三角形。
注意：
逻辑四面体的任何一个逻辑面都可能包含一个或多个面）。
当你采用TetPrimitive方法时，GAMBIT将在四面体的每一个面上创建TriPrimitive格式的面网格，然后再将该逻辑四面体分为四个六面体区域，并在每一个六面体区域内创建map形体网格。
作为一个TetPrimitive方法划分网格的例子，考虑图3－60（a）所示的四面体。
如果你对该四面体采用了TetPrimitive方法，GAMBIT将在每一个面上创建TriPrimitive面网格，如图3－60（b）所示，然后再将该四面体划分为四个区域，对每个区域都用六面体网格进行划分，图3－60（c）示出了最终网格的切面视图。
图3－60TetPrimitive体网格划分机理库勃网格划分方案（CooperMeshingScheme）
当你采用Cooper方法对一个体进行网格划分时，GAMBIT会将几何体视为一个或多个逻辑的圆柱体，每个圆柱体都包括顶面、底面（twoendcaps）和一个环面（barrel）（见图3－61）。
作为圆柱体顶面和底面的两个面被称为sourcefaces（源面），环面则被称为non－sourcefaces（非源面）。
（关于Cooper网格划分方案中对于面的指定的限制，见下文"Face
Characteristics,"章节）
图3－61：
Cooper网格划分方案－逻辑圆柱体
Cooper网格划分机理包括以下操作
Step步骤
Operation操作
1
在每个non-source（非源面）上创建map和/或submap网格
2
在源面之间互相关联映射
3
对源面进行网格划分
4
在整个体中投影（project）源面的网格节点模式
下面举一例说明上述步骤的执行过程。
考虑如图3－62所示的几何体，该几何体由一个柱体、圆柱体和一个三棱柱组成。
如果你打算对图3－62所示的几何形状采用cooper方法，GAMBIT将进行以下操作（见图3－63）
图3－62Cooper网格划分方案－几何体实例
Step步骤
Operation操作
1
对non-source面进行网格划分（见Figure3-63（a））.
2
源面见相互关联映射（见Figure3-63（b））.（注意:
区域A'和
B'分别代表与面A和B的关联映射）
3
对各源面进行网格划分（见Figure3-63（c））.
4
将源面网格节点模式投影到整个体（见Figure3-63（d））.
图3－63Cooper网格划分方案－体实例
普适性（GeneralApplicability）
一般来说，Cooper方法能够应用于体现以下特性之一的体
•至少由一个面即无法用map方法，也无法用submap方法进行面网格划分。
•所有的面都可用map或submap方法，但设置的顶点类型使得几何体无法被分割成采用map方法划分网格的子几何形体体。
（见上文的"SubmapMeshingScheme:
Opposing-FaceVertexTypes,"）.
组成逻辑圆柱体顶面和底面（sourcefaces）的面，应当是满足以上条件之一的逻辑上平行的面。
注意：
上文介绍的Submap体网格划分机理可看成是一个特殊的Cooper网格划分方法的类型。
如果一个几何体既可以采用Submap方法也可以采用Cooper方法进行体网格划分，那么一般都会采用Submap方法。
面特性（FaceCharacteristics）
可采用Cooper体网格划分方法的几何体应当满足以下限制条件
1、所有的non-source面必须可用map或submap方法划分。
2、需要关联网格映射的源面必须是没有进行过网格划分的
3、源面不能包含双重封闭的环（见下文的“注意”）
4、进行过连接的源面必须保证该连接不会干扰Cooper网格划分（关于面连接的介绍，详见"LinkFaceMeshes"，3.3.6节）
图3－64示出的四个几何体说明了以上限制的应用
图3－64不能用Cooper方法的几何体
图3－64各几何体无法采用Cooper方法，他们违反了上述的限制，其违反的限制列表如下。
Volume体
Criterion准则
Reason原因
Figure
（1）无法对于逻辑圆柱体环面（即非源面）采用map方法3-64（a）划分网格
Figure
（2）GAMBIT无法将面B和C关联映射到面A上，因为3-64（b）面A上有一个已划分好的网格。
Figure（3）逻辑圆柱体的顶面和底面各包含一个多余的闭环。
（见3-64（c）下文的NOTE）.
Figure（4）面A和面B连接，因此GAMBIT无法将面A关联映
3-64（d）射到面B，因为这种关联映射将违反网格关联的操作。
指定源面（SpecifyingSourceFaces）
当你对某个几何体采用了Cooper方法时，你必须指定源面，以作为逻辑矩形的顶面和底面。
源面也定义了圆柱体的轴向方向，对某个几何体，可能存在超过一套的源面，对于这样的几何体，网格的最终形式部分地取决于源面的选择。
注意：
当你对某几何体采用Cooper方法时，GAMBIT自动将有可能称为源面的面确定为源面，要自行指定源面，可在MeshVolumes面板上自己指定一套源面
举个例子来说明源面选择对网格的影响，考虑如图3－66所示的环形体。
该体包含四个面，顶端面A和面B，以及内外的柱面C和D。
图3－66环形体
如果你采用Cooper方法对该体进行网格划分，并将面A和和面B指定为源面，GAMBIT将采用map方法对内外柱面进行网格划分，而对顶端面A和B采用Pave方法进行网格划
分，那么就会将paved网格沿着圆环柱体进行网格节点映
升级会员 