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三种网格生成程序生成结构网格的比较
pointwise篇
pointwise 16也许有些人还比较陌生,但是提到gridgen,相信很多人还是比较熟悉的吧。pointwise 16的前身就是gridgen,gridgen版本从16开始就改为pointwise了,不知是否因为gridgen 16的界面改动太大,以致pointwise公司认为gridgen 16完全可以认为是另一种软件了,所以干脆改个名字算了。
pointwise 16的改进是多方面的。首先,用户界面变得更加亲和,快捷操作也设置的比原来方便多了,感觉风格像icem了。其次,有了撤销操作。想当初在 gridgen中误操作之后,只能重新删除,然后再生成,非常不方便,简直就有“一失足成千古恨”的感觉,不过这一切在pointwise中得到了彻底的改善。
pointwise的生成网格的特点是参考于实体,但是并不依附于实体之上。也许有的人听不明白,别急,让我慢慢道来。不知有多少人在gambit中遇到 过导入复杂一点的实体,结果体不见了,只剩下众多的碎面,这样要划分体网格就必须先修补实体,生成一个体才行。在gambit中,所有的节点,网格都是建 立在实体之上的,这样做的局限性就在于如果没有实体,就不能生成网格。而在pointwise中,实体只是一个参考,你需在参考实体生成 connectors(边),domains(面)和blocks(体),这样做的好处就是当导入的没有体的时候,你依然能够参考导入的面和线生成 connectors和domains,然后再将domain组装成block。
当然,pointwise也有缺点,它生成结构网格的时候严格遵循6个面组成一个体,所以分区划分网格的时候其工作量就比较多。
废话就说这么多,现在开始讲解步骤:
1.导入实体(每个操作命令都有很多实现方式,比如通过右键、通过工具栏或者命令栏等等,请读者根据个人喜好选择),在defaults中将dimensions定义为50。另,如果看不清图片,请直接点击图片,然后进入相册查看原图就行了。
2.选择所有database,将其转化成connector
3.选择如图示的connector,将其split
4.选择两圆柱的相交线,将其split,split结果如下图所示
5.选择大圆柱两端面的connector,同样split(呵呵,是不是觉得有好多重复劳动啊?)
6.在yz平面建四个点,坐标分别为(0,1,0)(0,-1,0)(0,0,1)(0,0,-1)
7.选择2 point curves,将这四个点连成4个connector
8.选择这4个connector,点击右键,选择copy,然后再点击右键,选择paste,弹出如图所示的对话框,然后选择translate,将其沿x负方向移动5
9.同样将这四个connector沿x正方向移动5。然后生成如图的connector
10.split两端面的connector,结果如图所示
11.生成如图所示的4条connector
12.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为10.(dimensions相当于gambit的节点数)
13.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为19.
20.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为117
21.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为21.
22.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为30
23.选择如图所示的connector,将其dimensions定义为20
24.选择相交线的connector,组成domain,如图所示
25.选择相应边,组成domain,结果如图
26.选择端面的domain,点击工具栏的start slove进行广顺,下图是广顺之后的对比
27.选择相应的connector,生成domain,最后如图所示
28.选择相应的domain,组成block。
上面教程做完之后,我在组装block的时候才发现,因为pointwise严格遵循一个block六个面的原则,所以想小圆柱是没办法生成体网格的,必须再把侧面的domain分成四个才行,。 另外,pointwise中由domaine拉升成block的功能很有用,能非常方便的生成附面层网格和其他规则网格,由于本文主要讲述了 pointwise中由connector组成domaine,然后由domaine组成block的思想,故关于拉伸这一部分没有涉及,大家可以自己摸索摸索。
icem-cfd篇
从ansys收购fluent后,ansys已经决定不再开发gambit,而将icem作为fluent的御用前处理软件,从中可以看出icem的重要 性。icem划分的思想跟pointwise类似,也是以实体为参考,然后将网格映射到实体之上。但是与pointwise不同的是,在icem中建立的 线,块等不需要与实体重合,而pointwise必须将connection、domain等建立与实体之上,简单点讲,pointwise的网格是依附 与实体之上的,而icem的网格式映射到实体之上的。这样的区别,让icem分区的时候,只要生成一个一个规整的block就行了,另外,这样做的好处是 当几何外形类似的实体需要划分网格时,只要将block映射一下就行了,能节省不少工作量。
呵呵,做了两天的教程,发现真是个体力活啊。正好发现有个现成的icem教程,划分的实体跟我前面做例子的实体差不多,那我就偷个懒,直接拿来用了。
从上面的教程中我们可以清楚的了解的icem自顶而下的划分网格思想。当然,我们也能了解到icem的操作命令繁杂,确实让新手头疼。呵呵,反正是鱼和熊掌不能兼得,就看你怎么权衡舍弃了。
gambit篇
目前,业界流行的网格生成程序有很多,比如gambit,pointwise(gridgen),icem,hypermesh,truegrid等等。 每款软件的侧重点都不一样:gambit界面简单,上手容易,划分非结构网格迅速,但是对于导入的实体有很大的局限性,并且对于结构网格的生成能力比较 弱;pointwise前处理强大,划分网格的脉络清晰,擅长结构网格的划分;icem的分块思想先进,对于外形相似的几何体来说能减少不少工作量。不过 其他的网格生成软件没有接触过,就不知道其优缺点了。本系列将用一个T形管的结构网格生成过程来比较gmabit,pointwise和icem生成结构网格的优缺点。
本文主要介绍了在gambit中生成T形管结构网格的具体操作过程。
1.几何外形如下图所示:
1.导入实体
2.选中所示边,按图示参数分割(split)
3.重复以上操作,将其分割为4段,参数如下图所示
注意:最后一个图的参数U valiue应该是0.625
4.将点投影到端面上。选中分割出来的第一个点,如图所示:
选中端面的线,如图所示:
按“apply“,将点投影到该边上。
5.将其余三个点投影到端面的线上,如图所示:
6.连接生成线,如图所示:
7.用线分割体。选中体,如图所示:
然后选择刚刚生成的第一个边:
点击”apply”确认分割。
8.用刚刚生成的剩下的三条边依次分割体,结果如图所示:
9.连接边,选择如图示的两条边进行连接:
10.选择如图示的四条边,生成一个面
11.用这个面将体分割(split)
12.选择如图的四条边,布置节点,节点数为20:
13.选择该面,生成面网格
14.选择如图所示两个边,布置节点,节点数为20.
15.选择如图所示边,布置节点:
16.选择一个端面,生成结构网格:
17.选择大圆柱的所有侧面,生成结构网格
结果如图:
18.选择刚刚划分面网格的体,生成体网格,类型选择为cooper
19.选择另外一个体,生成体网格,类型为cooper
最终效果如图:
20.检查网格,各网格截面图如下:
以上某些操作步骤顺序可以颠倒。另外,很多操作(比如说切割面,切割体等等)能够通过不同的途径实现,本文的操作并不唯一,本文的主要目的就是介绍在gambit中生成结构网格需要的分区思路,具体操作可以根据个人喜好通过不同途径来实现。
总结篇
前面我们分别讲解了在gambit,pointwise和icem-cfd里面生成结构网格的要点。现在将各自的特点总结一下:
gambit:gambit的优点就是界面清晰,划分网格的思路比较符合常规——点到线,线到边,边到面,面到体,上 手快,这些对于初学者来讲非常有吸引力。就功能来讲,gambit划分非结构网格确实比较强,但是对于结构网格来说,gambit就逊色许多了,这主要是 因为在gambit中分块非常麻烦,但是,gambit中的pave和cooper划分网格方式是其他软件没有的,功能强大并且快速,网格的质量也很好。 比如说划分一个圆的面网格,在其他的软件中需要分区然后划分o网格,而在gambit中直接用pave生成四边形网格,简便而且网格质量也不低。 gambit的缺点就是导入实体经常只剩下一些碎面,划分体网格的话必须再重新生成体,分区操作不易,难以生成高质量的附面层网格,同时支持的求解器也很 有限。如果你需要尽快的学会一款生成网格的软件,或者需要生成网格的实体不是很复杂,那推荐你首选gambit。
pointwise:pointwise的优点就是对导入的实体要求不高,有没有体都没关系;分区方便,网格生成方式 多样(比如说旋转,复制,移动,拉伸等等),对于规则的形体能大幅度的提高工作效率,同时生成的网格质量高,支持很多cfd求解器。其缺点也很明显,组成 block的时候要严格按照六个面的原则(跟cooper的方便性没办法比啊),生成一套高质量的结构网格需要的block数很多,工作量大。总体来说 pointwise还是一款功能强大,上手不算难的软件,适合有一定自学能力,一定的自学时间,并且对网格质量有相当要求的同志使用。
icem-cfd:icem-cfd的优点就是划分网格的思想先进,专业性强,功能强大,分区方便,网格质量高。但 是,高专业性带来的缺点就是操作复杂,上手难,没个1,2个月很难上手,同时,划分一套网格的工作量也是很大的(呵呵,要划分高质量的结构网格就必须分很 多区,而这必将带来工作量的提升,不可避免的啊)。该软件适合有相当自学能力,相当的自学时间,并且对网格质量有相当要求的同志使用。对于今后投身cfd 界的同志来说,pointwise或者icem-cfd两者必须要会一种,否则只靠gambit去忽悠人,就太不专业了点吧!
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