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1、6容箱中的模型流动 在本指南中，用户将运用前述章节中介绍的技术来建立一个复杂的管路连接，它代表了工艺容箱中流动的一个实例。在本指南中，您可以学习到如何完成：通过给定维度尺寸来生成一个圆柱体或者方体平移和旋转容积对容积进行布尔操作（合并和分割）用一个容积分割另一个容积利用一对顶点来校正两个容积定义边界上节点的分布在几何体上增加边界层生成非结构化六面体网格检查所生成网格的质量准备要读入FIDAP中的网格6.1前提本指南假定用户已经学会指南1，2，3和4中的内容。6.2问题描述本指南将要探讨的问题如下图61所示，由于对称性，仅给出了实际模型的一半。这一几何结构由一个大的柱状容箱和一个环状的进出口部分
2、组成。进出口连接于容箱长度方向的中部，并且与容箱的中心有一定的错位。这一环状部分的内部管路为进口管路，外部管路的顶端有一个小型的T型接头，这就是出口管路。我们的总目标就是生成一套高质量的包括边界层和边界网格划分在内的六面体网格，以便能够充分反应所求变量梯度，例如速度和温度。本指南所选择的求解器是FIDAP。6.3思路在本指南中，我们将综合前面介绍的多种工具和方法，并应用于实际的工业问题。需要明确的第一个问题是边界条件和物理问题是否允许我们只构造半个几何结构模型，这是非常重要的一步，因为它可以大大减少预处理工作和计算时间。在确认对称性条件之后，我们开始利用单元和布尔运算来构造几何结构，虽然我们一
3、般要求按照下面顺序建立模型：1 生成几何结构2 划分区域3 网格生成图61 问题描述但是在本部分中，我们将要说明，建立几何结构和区域划分的顺序不是非常严格的。但是，网格生成必须在最后进行。总的几何结构的建立是非常简明的，它基于圆柱单元简单的布尔合并与减操作。这个模型按现状不能用六面体进行网格划分，因为模型中的几个面是非正交的，并且它们的法线朝向所有三个主方向。实质上，这里有两组管与管之间的连接，需要进行分解。第一部分是出口部位的管、环之间的连接。在这种情况下，被推荐的几何结构就要求用一个方体来分解出口管路。这样的分割还必须有一定的角度，使得从管路开始的非结构化网格投影在管内壁上。（如下图所示。
4、）第二部分是进出口和容箱之间的主交叉点。同样，我们用一个方体将容箱分割出一个中心部分。我们转动这个分割方体来优化网格划分的质量。如下图所示，这样就可以使所有非正交的源表面上的网格投影到容箱的底面。在一些区域内应用边缘网格划分和边界层来保证模型的关键区域有合理的梯度分布。在经过平滑处理的表面即大部分的源表面上区域边界层尤为重要，而在网格将被映射的地方则是用边缘网格划分。在某些情况下，边缘网格划分和边界层结合用于全面控制网格密度。在界面网格划分部分应用了多种技术；强化Submap而不划分网格以及多个源界面网格划分，此时位于源界面之间的侧面也划分了网格。最后，模型中的所有空间都用Cooper工具划分
5、网格。6.4步骤使用进程标识符“Tank”来启动GAMBIT。第1步：选择求解器1 将求解器变更为FIDAP求解器的选择决定了各变量窗口的可用选项（例如，Specify Boundary Types图框中的可选边界类型）。当前选择的求解器显示在GAMBIT GUI的顶部。第2步：设定网格划分时默认的间隔尺寸 Edit - Defaults在本指南中，用户需要改变用于网格划分的默认间隔尺寸。网格划分的步长由基于间隔尺寸函数的默认值来决定的，用户可以在Edit Defaults窗口中调整这一函数。用户的输入值应当是模型中每一个单元的估计平均尺寸。这个值将作为所有网格划分窗口的Interval si
6、ze的默认值。如果需要用户可以在网格划分窗口进行修改。1 首先选择窗口顶部的MESH标号。2 在窗口顶部附近选择INTERVAL校验按钮。3 在Variable列表中选择SIZE。SIZE将出现在列表的底部，并且它的默认值将显示在Value文本输入框中。4 在Value文本输入框中输入数值2。5 点击SIZE左边的Modify按钮。变量SIZE的Value将在列表中被更新。6 关闭Edit Defaults窗口。第3步：生成圆柱体1 生成管连接的第一个管。GEOMETRY - VOLUME - CREATE VOLUME R打开Create Real Cylinder窗口。a) 输入Heigh
7、t的值为60。b) 输入Radius 1.的值为40。Radius 2的文本输入框可以空白；GAMBIT将自动讲它设定为与Radius 1相同的值。c) 在Axis Location右边的列表中选择Positive Z（默认值）。d) 点击Apply按钮。e) 点击Global Control工具栏左上部的FIT TO WINDOW按钮来查看生成的圆柱体。用户可以通过按下鼠标左键并移动鼠标来旋转视图。该圆柱体显示在图62中。图62 管连接的第一个圆柱体2 生成第二个圆柱，Height为64，Radius 1为13， 方向为Centered Y。图63显示了这两个圆柱体的情况。图63管连接的第二
8、个圆柱体3 生成第三个圆柱体，Height为64，Radius 1为6，方向为Centered Y。4 生成第四个圆柱体，Height为64，Radius 1为4，方向为Centered Y。到现在为止生成的四个圆柱体如图64所示。图64 管连接的四个圆柱5 生成第五个圆柱体，Height为16，Radius 1为6，方向为Centered X。这五个圆柱体如图65所示。65管连接的五个圆柱体第4步：完成几何结构的生成1移动其中的三个圆柱体来生成复杂管连接的几何结构。GEOMETRY - VOLUME - MOVE/COPY/ALIGN VOLUMES 打开Move / Copy Volume
9、s图框。a) 选定已经生成的第二、第三、第四个圆柱体，可以在图形窗口中或者用Volume查询列表来完成。b) 在Move / Copy Volumes图框中Volume下边选择Move（默认设置）。c) 选择Operation下边的Translate（默认设置）。d) 输入Global移动矢量(-17, 52, 0)并点击Apply按钮。注意GAMBIT自动在Local下面填入了与在中输入值相同的数值。这三个圆柱体将被移动到如图66所示的位置。图66三个圆柱体移动到复杂管连接的相应位置示意图2 移动第五个圆柱，其Global移动矢量为(-32, 74, 0)。3 从volume.2中去除vol
10、ume.3。图67：去除容积选择容积的顺序很重要，例如图67中显示出了从容积A中去除容积B和与之顺序相反的操作之间的区别。GEOMETRY - VOLUME - BOOLEAN OPERATIONS R打开Subtract Real Volumes图框。a) 在图形窗口中选定volume.2并Accept这个体的选定。b) 选定volume.3。完成的几何结构如图68所示。图68：最终几何结构第5步：几何结构的分解在本指南中，我们在把这个大容箱和所有管路连接起来之前就将它进行分解。如果我们将顺序反过来，这些管路将被从中间分割开，这是我们不希望出现的。我们同时旋转这个方体使其对整个容箱的切割更加
11、对称。这也将会增大某个表面的法线夹角，使得最终使生成的网格质量更好。1 生成一个方体来分割大圆柱。GEOMETRY - VOLUME - CREATE VOLUME R打开Create Real Brick图框。a) 输入方体的Width值为42。b) 输入Depth值为82，Height值为160。c) 在Direction右边的菜单中选择Centered，并点击Apply按钮。方体和管连接如图69所示。图69：方体和管连接2 相对于几何结构旋转方体。GEOMETRY - VOLUME - MOVE/COPY/ALIGN VOLUMES 打开Move / Copy Volumes图框。a)
12、在图形窗口中选中方体。b) 在Move / Copy Volumes图框顶部Volume下方选择Move（默认设置）。c) 在下方选择。d) 输入旋转角度Angle为30。用户使用默认设置Active Coord. Sys. Vector。方体将围绕z轴旋转。e) 点击Apply按钮。方体将如图610所示进行旋转。图610旋转方体3 使用方体分割最大的一个圆柱体。如果用一个容积去分割另一个容积，将得到如下结果：两个容积互相交叉产生的公共容积。从第一个容积中去掉第二个容积产生的容积换言之，分隔一个容积导致了布尔交叉和去除操作所得结果的合成。选择容积的顺序是很重要的。例如，图611中给出了用容积B去分割容积A以及进行相反操作所产生的结果的差异。图611：分割容积GEOMETRY - VOLUME - SPLIT/MERGE VOLUMES 打开Split Volume图框。a) 在图形窗口中选定生成的第一个圆柱体（最大的一个圆柱体）并接受其选定。b) 在图形窗口中选定方体。c) 点击Apply按钮。圆柱体将如图612所示被分割。图612：分割大圆柱体
