Gambit网格处理.doc

问题一：面合并和interface设置：
1、在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题：a、没有定义的边界线如何处理？b、计算域内的内部边界如何处理（2D）？
gambit默认为wall，一般情况下可以到fluent再修改边界类型。内部边界如果是split产生的，那么就不需再设定了，如果不是，那么就需要设定为interface或者是internal。
先从机理上分析流动可能的情况，然后再确定网格划分的方法。流体流动方向与网格的走向相平行，计算结果的精度会好一些。流动复杂的地方、计算比较关心的地方，网格密一些，其它的区域可以稍微稀疏一些。流动最复杂的地方加入边界层，边界层的层数及各层的厚度要合理。对于标准壁面函数，过密的边界层会导致很小的 y+（FLUENT 推荐+12~300），可能会影响计算结果。为了将计算区域的不同位置划分成不同密度、不同结构的网格，可以用面或线（二维）将整个区域分成多个小区域。区域之间的分界面（单个面，两个体是相连的。）可以设为Internal边界条件，或Interface（分界处是两个面分属于两个体，即两个体是不相连的。）边界条件。如果设为 Interface 边界条件，在网格文件导入 FLUENT 中开始解算之前，在 Define中仍要进行相应的Grid Interface 设置。Interface边界条件还可以用于连接运动的区域和静止的区域，例如，涡轮流量传感器叶 轮区域和导向架区域。不同的小区域可以用不同结构和尺度的网格， 但两个相邻区域之间的网格尺度过渡要尽 可能的平滑，不要超过 3~5 倍。几何结构规则的区域尽可能用结构化网格（六面体），可以减少网格数量；结构复杂的区域采用非结构化网格（四面体），便于网格生成；四面体网格可以转化成多面体网格。
在gambit划分三维网格时，难免遇见对一模型进行分区划分。其中不好处理的地方就是在两个体交界面处的网格怎么去处理。因为我们在建立模型时，是一个一个的建立的，那么每两个体的交界面处就是有两个面，如果不进行处理，进入fluent中计算时，流体是流不过去的。另外在check网格时也会提示错误。这样，就必须对交界面处进行处理，下面分为两种情况具体介绍一下：
1、当交界面的网格是一样大的时，就可以在gambit中直接进行。进入Geometry/face/connect faces中，激活virtual(tolerance)和T-junctions。如下图：

这样处理以后，gambit据会将其默认为interior界面，这样就可以进行fluent计算了。
2、当交界面大小不一样时，如下图中的一个小圆柱和一个大圆柱的交界面。可以在fluent中进行设置。首先，在gambit中设置边界条件时，将两个面分别定义为interface-a、interface-b。边界类型为interface。然后将网格导入fluent，通过Define/Grid Interfaces命令，打开，左上角输入interface，然后右面第一个框，选interface1，第二个框选interface2，点击左下角create。如果不进行这一步的设置，则check会出错。

问题二：网格质量评定
（球形网格），可将网格数量减少为原来的1/5，大幅减少计算量。六面体网格的纵横比（Aspect ratio）控制在5 以下比较好，这可能和所计算的流动复杂 程度有一定的关系，有时数值已达到 100，计算也可以收敛。但能小还是尽可能小一些 为好。四面体网格的角扭曲度（EquiAngle Skew）控制在0。8 以下比较好（最好能控制在0。4 以下），结构复杂的情况下也要控制在 0。85 以下，0。9 以上肯定是不行的，那怕是仅有一个网格也不行。EquiSize Skew 是通过单元大小计算的扭曲度，在0 到1 之间，0 为质 量最好，1 为质量最差。2D 质量好的单元该值最好在0。1 以内，3D单元在 0。4 以内。
在几何模型中，如果存在非常小的窄缝、尖角、小面，生成的网格可能就会有问题，导 致 FLUENT 计算过程不收敛。近壁网格不合适，会导致湍流粘度比超限。网格总体数量是否合适，需要多次比较增大、减小网格数量对计算结果的影响来确定。可以用由线到面、再到体的办法来控制网格数量、疏密程度、过渡情况等，熟练使用Size function 功能，很有好处。网格划分失败时，尽可能用后退功能（Undo）来消除网格，而不是用删除（Delete）功 能。当计算过程不收敛时，最好不用调亚松驰因子的办法，而是返回头来看网格划分的问题。
双精度解算器（2ddp、3ddp）、高精度湍流模型、高精度的解算格式等都是以高质量的 网格为基础的，如果网格一般，这些就不用试了。除残差曲线外，应另外观察一个点的量的变化，判断是否收敛。例如，质量流量、受力、流速等。在比较不同仿真方法计算结果的差异时，两种方法的结果存在差异的地方，应与实验数 据进行比较。标准 k-ε模型对于流动比较紊乱， 存在较多漩涡、 流动分离的情况，计算精度稍差一些，但其计算量较小，容易收敛。适应性也比较好，即针对几个不同的几何模型，或结构相近的几个几何模型，其计算结果的误差会比较接近，虽然不会很小。RSM、RNG等模 型则可能会出现忽大忽小不相一致的情况。RSM湍流模型计算量最大，相应计算精度也较高一些，尤其是雷诺应力。RSM 模型对复杂的流动，可能计算很难收敛，计算量会较大。k-εRNG 湍流模型对流速分布剖面的计算精度，与RSM模型接近，但计算量相对少很多，也较容易收敛。 可以先用标准 k-ε模型计算，迭代到一定次数后，再改为k-εRNG模型继续往下算。算可压缩流体时用Simplec格式，不可压缩流体时用 Simple 格式。空气流速在100 m/s 以下，可用不可压缩流体计算，产生的误差不大。对于气体可以用压力入口、压力出口进行计算。在压力出口条件下设置一个目标质量流量，设置的出口压力仅是一个参考压力值，计算过程中会对其进行不断调整。二阶迎风格式适用性比较好。
在Fluent中的窗口键入：grid quality然后回车，Fluent能检查网格的质量，
主要有以下三个指标：
1、Maxium cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元；
2、Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；
3、Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。
Fluent计算对网格质量的几个主要要求：
1）网格质量参数：
Skewness（不能高于0。95，最好在0。90以下；越小越好）
Change in Cell-Size （也是Growth Rate，最好在1。20以内，最高不能超过1。40）
Aspect Ratio （一般控制在5：1以内，边界层网格可以适当放宽）
Alignment with the Flow（就是估计一下网格线与流动方向是否一致，要求尽量一致，以减少假扩散）
EquiSize Skew 是通过单元大小计算的扭曲度，在0到1之间，0为质 量最好，1为质量最差。3D 单元在最好在0。4 以内
2）网格质量对于计算收敛的影响：
高Skewness的单元对计算收敛影响很大，很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
举个例子：共有112,000个单元，仅有7个单元的Skewness超过了0。95，在进行到73步迭代时计算就发散了！高长宽比的单元使离散方程刚性增加，使迭代收敛减慢，甚至困难。也就是说，Aspect Ratio尽量控制在推荐值之内。
3）网格质量对精度的影响：
相邻网格单元尺寸变化较大，会大大降低计算精度，这也是为什么高连续方程残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
4）网格单元形状的影响：
非结构网格比结构网格的截断误差大，因此，为提高计算精度计，请大家尽量使用结构网格，对于复杂几何，在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格，在其他次要区域使用非结构网格。
对于复杂的几何，在尽量少的损失精度的前提下，尽量使用分块混合网格。在使用分块混合网格时注意两点：1）近壁使用边界层网格，这对于近壁区的计算精度很有帮助，尽管使用足够多的非结构网格可以得到相同的结果（倘若在近壁区使用网格不当，那个湍流粘性比超过限定值的警告就可能出现）；2）分块网格在分块相邻的地方一定要注意网格的衔接要平滑，相邻网格的尺寸不能相差太大，尽量控制在1。2左右。否则在计算时容易出现不收敛或者高连续方程残差的问题。
问题三：碎面合并
模型比较复杂，是在pro/E中建的模，然后用igs导入gambit，不过这样就产生了很多碎线和碎面并且
在一些面交界的地方还存在尖角。我曾经做成功过把它们统统merge成一个虚面，中间设置了一个可以
容忍尖角的参数，也可以划分网格，但把生成的msh文件导入fluent就会出错，这是virtual geometry
的原因还是因为尖角的原因？还有，virtual geometry和普通的真实的几何体到底有什么区别？
如把它们统统merge成一个虚面按理说全是虚的也是可以算的。可能是因为尖角的原因，虚实最大差别：是virtual geometry不能进行布尔操作，boolean operation即是并。对于复杂外形的网格生成，不可避免的会用到virtual geometry，virtual face ,和virtual edge等，
1。作网格的时候，把所有的面全部合成一个虚面的做法不好，特别是对于复杂外形的网格生成，你最好在模型变化剧烈的地方多分几个面，这样会更有效的控制网格能够在模型表面曲率比较大的地方能够生成规则的结构或者非结构网格。
2。对于你输入gambit的时候产生很多碎片的问题，你可以适当的把proe里面的模型精度和它的公差降低，因为gambit的建模工具精度本事就不高。
3。对于虚体生成的计算网格，和实体生成的计算网格，在计算的时候没有区别，关键是看你网格生成的质量如何，与实体虚体无关。
我在作复杂模型计算的时候，大部分都是用的虚体，特别是从其他的建模软件里面导进来的复杂模型，基本上不能够生成实体。至于计算的效果如何，那是你对于fluent的设置问题和网格的质量问题，与模型无关。
问题四：分块画网格交界处处理
1、划分体网格时，为了得到高质量的网格，把体分成了几部分，分别划分网格，是不是导入fluent时要用tmerge合并成一个体网格呀？ you can see this example in fluent 6。1。22 Using Sliding Meshes
答：不用。
在同一GAMBIT文件中对不同的体划分网格时，最后输出的网格文件包含了所有的网格。
注意：若用split剖分体时，要选择“connected”选项，否则FLUENT会将交界面默认为壁面（wall）。
面网格划分也是类似的。
2、我现在建立了一个体，我用一个面把它split成两个体了（选了connected），我的目的是要分块划分网格。网格现在划分好了，但现在设置边界条件了，这些体的连接面要如何设置啊，（流体要流过中间面的），是interface，还是interior,还是internal 啊?
interface是用来计算流体区域间的边界类型,可以有流体通过,但流体与固体间是没有物质的传递,因此,不宜采用interface。我觉得你该建成三个体。中间流体也得做成一个体，而且在split时选择connected，不需要合并，也不需要设置interface。交界面不用定义，只要定义流体，固体区域以及你的其他边界条件，导入fluent后看display，流、固体间应该自动生成了wall和wall-shadow,而且应该有两组，boundary 设置时系统默认这些边为couple，不用改。
3、简单说分块划分网格，如果不定义边界,gambit会默认为interior。
interior是公共面(两个"体"共用)
interface是接触面(两个面,分别属于不同的"体")：interface是处理滑移网格，静止部分与滑动部分的交接,也用于流体与固体耦合的时候用;还可以用来连接粗细不同的网格体。
若用split剖分体时，要选择“connected”选项，否则FLUENT会将交界面默认为壁面（wall）。
两个体的交界面重合的部分需要有流体流通，即不能用wall处理。这种情况有两种解决办法。
1：交界面重合部位有两个面，一个属于A，一个属于B，然后分别定义为interface(如名称为interface1和interface2),这两个面的网格不需要一致，然后到fluent里define/grid interface里将两个交界面create成一个。
2：（交界面必须一样大小）在gambit中选择geometry/face/connect faces命令，激活virtual（Tolerance），激活T—Junctions，选择两个体的交界面，点击Apply。两个体的重合面线条颜色为粉红色，OK。然后可以进行体的网格划分。这样两个体的交界面重合部分网格一致，默认为interior，允许流体通过。
下面是CFD-Online上的一些说法，仅供参考。
the interface condition is needed for connecting different grid in a model, non matching interface, sliding mesh interface, and so on.
Sliding mesh interface : use in the sliding mesh model, one part of the mesh will move regarding to the other.
Different grid interface : for connecting different kind of grid without transition. for exemple, hexa with tetra without pyramidal element. Fluent interpolate the result a mesh interface from one grid to the other.
Non matching interface : grid with different shape and/or with different position of their nodes. If you have the fluent tutorials take a look at the film cooling exemple.
the interior condition is usefull if you have surfaces in you model which are part of the fluid. If you don't use interior condition gambit can considerer them as wall.
the internal condition is quite the same as interior but it will be merge in the adjacent interiors in the final mesh if you use tgrid. I think that this condition is useless if you use gambit.

进口速度:
泵吸入口的流速一般取为3m/s左右。从制造方便考虑，大型泵的流速取大些，以减小泵的体积，提高过流能力。而从提高泵的抗汽蚀性能考虑，应减小吸入流速；对于高汽蚀性能要求的泵，进口流速可以取到1。0-2。2m/s。