Gambit使用教程2.doc

151.3 三维建模相对于二维建模而言，三维建模与二维建模的思路有着较大的区别。二维建模主要遵循点、线、面的原则，而三维建模则更象搭积木一样，由不同的三维基本造型拼凑而成，因此在建模的过程中更多的用到了布尔运算及Autocad等其他的建模辅助工具。三视图的使用在建立三维图形的时候，使用三视图有利于我们更好的理解图形。图30显示的是Gambit的视图控制面板。图30在当前状况下，四个视图都是激活的（在Active栏中，显示红色），这时视图控制面板中的十个命令将同时作用于四个视图。在创建三维图形之前，我们要做的第一项工作就是要将Gambit的四个视图设置为顶视图、前视图、左视图和透视图。1 用鼠标单击Active右边的后三个视图，取消对它们的激活，激活取消后呈灰色（见图31）。图312 用鼠标右键单击视图控制面板中的坐标按钮，弹出一组坐标系（见图32）。3 选择，则左上视图变成顶视图。如法炮制，设置其他视图（见图33）。4 单击控制面板中的，也可将视图设成三视图。图32图33基本三维模型的建立在Gambit控制面板中单击按钮，在Volume中用鼠标右键单击，弹出一组按钮（见图34），表示Gambit所能创建的基本三维几何体，主要有长方体、圆柱体等。图34布尔运算的基本概念典型的布尔运算包括并、交、减。并：将两个物体并成一个物体（两个物体的并集）交：两个物体的交集减：A物体减去B物体下面用一个简单的例子来说明基本三维几何体的创建和布尔运算的运用1单击按钮，输入参数创建一个高60，半径6的圆柱体（见图35）。在Axial Loaction栏中选取Positive X，使得圆柱体的法线指向x方向。在Gambit中创建的几何体，其基点都在坐标系的原点（见图36）。如果创建的几何体过大，在视图中无法显示全图，或者太小，无法分辨，单击按钮即可。图35图362为了能够更好的观察三维几何体，可以用鼠标拖动四个视图中央的小方块，改变四个视图的大小（见图37）。3再创建两个圆柱体，分别指向y和z方向（见图38）。4单击按钮，移动圆柱体，使其如图39所示。5单击按钮，选择三个圆柱体，依次将它们合并在一起（见图40）。图37图38图39图406为了更加清楚的观察三维几何体，可以选择按钮（见图41）。图417选择按钮即可恢复原状。网格划分三维几何体网格的划分与二维的基本一样，但三维物体的网格划分比较难以把握，尤其是对局部的加密。引入CAD图形Gambit只适用于创建简单的三维几何体，对于复杂形体而言，其绘图功能是远远不够的，这时Gambit允许我们引入一些其他软件创建的文件，常用的有Autocad创建的ASCI形式的文件.sat。CAD中创建的图形要输出为.sat文件，要满足一定的条件。对于二维图形来说，它必须是一个region，也就是说要求是一个联通域。对于三维图形而言，要求其是一个ASCI body。范例一二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴图1 喷嘴示意图 图1为维多辛斯基曲线喷嘴示意图。图中的维多辛斯基曲线虽然在gambit中也能创建，但曲线的光滑效果不如CAD中的好。因此在遇到复杂几何体时，可以考虑在CAD中绘制部分图形然后在GAMBIT中进行组装。（一） 在Autocad中创建维多辛斯基曲线1 利用pline命令将维多辛斯基曲线上的各点坐标连成一条折线。2 利用pedit命令使折线光滑。3 创建其他轮廓线（见图2）。喷嘴的具体参数见参考图纸。图2 CAD中创建的喷嘴轮廓线（二） 输出为ACIS的.sat文件对于二维图形要输出为.sat文件，必须是一个region图形。1 输入region命令，或在命令面板中单击。2 选择喷嘴轮廓线，单击鼠标右键或回车。3 选择file/export，选择保存类型为ACIS（*.sat），输入文件名为jet.sat。4 选择喷嘴轮廓线，单击鼠标右键或回车。（三） 在gambit 中输入.sat文件1 在gambit 中选择file/import/ACIS，输入文件名，单击accept按钮（见图3），即可将CAD 中创建的图形读入gambit（见图4）。注意：由于gambit中只能利用坐标参数进行定位，所以在CAD中创建图形时要注意选好坐标（如起始点为原点坐标）。图3 输入对话框图4 输入图形（四） 完成模型的其他部分1 如图5所示，完成模型的其他部分，将喷嘴的外流场组成一个面。计算域为20D*5D图5二维轴对称喷嘴计算域（五） 划分网格1 喷嘴内部的面（face1），定义网格数为80*50，网格类型为四边形map网格（图6）。图62 喷嘴外部的面（face2），定义轴线上网格点为240个。定义喷嘴外轮廓线的网格点数（见图7）图7注意：对于网格的划分，如果要求控制网格的密度，可以遵循从线到面的原则，但是对于多边形区域而言，不能将所有边的网格点都定死，必须有一些边不定义网格。如四边形区域，一般只定义相邻两个边的网格。至于多边形区域怎样定义边上的网格，必须在实践中不断的尝试。3 划分外区域的网格，网格类型为submap（见图8）。图8（六） 定义边界条件1 选择solver/fluent5。2 单击按钮。3 定义各边界条件。4 单击，将两个面设为同一个连续体（fluid）（见图9）图9注意：对于一个复杂的几何体而言，在网格划分时必定要划分为多个区域。将这些区域定义到一个统一的连续体中，这样，不同区域间的分隔线就会被默认为内部网格点。5 将网格输出为.msh文件。二三维双孔喷嘴图10显示的最终创建的几何体。由于流场的对称性，因此取一半的流场进行计算。喷嘴上游管径为36mm，喷嘴直径为6mm，两喷嘴中心距为12mm。喷嘴和上游管径连接处有1mm的倒角。三维双孔喷嘴模型创建的难点还在于网格的划分。对于这种复杂几何体的组合，并不是简单的多个三维基本几何体的堆砌，而要进行布尔运算，否则在体与体的交接处就会出现两个重叠的面，导致计算时出错。而布尔运算后的几何体为一个整体，这种复杂的几何体要划分四边形网格是很困难的，这时可以再创建一些线、面，将复杂的几何体重新划分为几个标准的几何体。这些复杂的操作其目的只有一个：保证体与体的交接处只有一个面。图10（一）创建几何体1 在GAMBIT 中创建一个半径为18，长16的圆柱体，圆柱体的法向指向正X轴。2 再创建两个直径为7，6，高1的圆台，并将它们分别沿Y方向移动-6，6个单位，沿X方向移动16个单位（见图11）。在GAMBIT中创建的所有几何体的起点都在原点上。图113 利用布尔运算中的uion命令，将它们合成一个整体。4 创建两个直径6mm，高19mm 的圆柱，并将它们分别沿Y方向移动-6，6个单位，沿X方向移动17个单位（见图12）。图125 创建一个直径60mm，高180mm的圆柱，将其沿X轴移动36mm（图13）。图136 利用uion命令，将视图中所有的几何体合成一个几何体volume1。7 创建一个长216，宽60，高60的长方体，将其沿Y轴移动-30个单位。8 利用布尔运算中的减命令，将volume.1削去一半（见图14）。图14（二）重新划分几何体由于布尔运算的结果，几何体被剖开的部分变成了一个面（红色部分）（见图15），要将该几何体重新划分为几个标准的几何体，就必须先将这个面重新划分成几个面。图151 如图15所示，创建六条新的线（黄色部分）。图162 将原来的对称面划分为六个面（见图17）。图173 将原来的几何体划分还原为六个标准的几何体（见图18）。图18（三）划分网格对于三维的几何体，划分四边形网格一般采用Cooper的方法。这就相当于三维建模中的放样，先给定首尾两个面以及路径，再创建整个几何体。具体的网格划分就不在这里赘述。