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Gridgen.基本的多重block结构化网格

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4. Swept Ramp: 基本的多重block结构化网格 （Johua in NWPU,2005-3-9） 4.1 介绍 教程讲述流场为swept ramp的简单的结构化网格的生成过程，网格有两个block。不要指望通过这个教程就会成为Gridgen专家或者网格生成专家。网格生成不是一个几小时就能掌握的。高质量的网格需要技巧和耐心，软件Gridgen能够尽可能的降低这两方面的要求。最好首先完成这个教程，再去尝试其他教程。因为其他教程涉及到高级的内容，而且假定读者已经理解了本教程的基本内容。

4.2 涉及内容 教程讲述的基本技巧为： 1、 使用Add Segment 中的3D Space Line命令生成connectors：设置了网格点的曲线段。 2、 使用Others Copy 命令复制以及平移connectors 3、 使用命令 ReDistribute 重新设置网格点； 4、 使用命令Assemble Edges 生成domains； 5、 使用命令Run Solver Structured ，采用椭圆偏微分方法平滑domains以提高曲面网格的质量； 6、 使用命令 Copy and Modify 加速网格生成过程； 7、 使用命令AutoSave Face 生成blocks，这是volume grids； 8、 椭圆PDE方法平滑blocks提高improve volume grid 的质量； 9、 使用命令Examine 可视的检查volume grid的质量； 10、 使用命令Analysis S/W，设置边界条件。

4.4 几何体 几何体如下图所示。

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几何体Swept Ramp，x方向为流动方向 要生成的网格包含两个blocks，如下图所示。每个block内，一簇网格直线沿着流动方向，一簇沿着ramp直到远场边界far field boundary，一簇沿着z方向穿过ramp。用户可以任意选择block系统和网格拓扑结构，教程中的block系统只是其中之一。设计网格时同样要考虑CFD软件的要求。

Swept Ramp的block系统 现在开始网格生成，关键点的名称和坐标如下所示。注意进行CFD计算，这些点是不够的。外边界应当远离ramp，这样才能边界条件对流动的影响。

Ramp's 标志坐标

List of Swept Ramp Coordinates Label X Y Z a 0.00 0.00 0.00 - - 3

b 0.75 0.00 0.00 c 2.00 0.50 0.00 d 3.00 0.50 0.00 e 3.00 1.50 0.00 f 2.00 1.50 0.00 g 0.00 1.50 0.00 h 0.00 0.00 1.00 i 1.25 0.00 1.00 j 2.00 0.50 1.00 k 3.00 0.56 1.00 l 3.00 1.50 1.00 m 2.00 1.50 1.00 n 0.00 12.50 1.00

4.5 开始 启动Gridgen后，首先选择进行CFD的软件类型，这样使得生成的网格与CFD软件保持一致。本文选用的是STAR-CD ，从菜单 MAIN MENU： 1. Analysis S/W 2. Select Analysis S/W 3. 选择3D以及STAR-CD； 4. Done； 5. Done 选择按钮3D ，因为要生成3维网格。若要生成2维网格，选择按钮2D 。

4.6 生成 Connectors 网格的最低级的基本单位是connector。Connectors 是由一个或多个曲线段相互连接而成，也即connector就是复合曲线。Segment是典型的曲线如直线或者- - 4

二次曲线。connector 可由多个segments组成，如连接一条直线连接一个圆形再连接一条直线。Segments由给定的控制点通过插值生成。 生成connector有三种方法： 1. 定义外形； 2. 计算网格点数； 3. 分配网格点数； 第一个connector 是AG 。从坐标列表可见直线端点为a(0,0,0)和g(0,1.5,0)。 命令如下： 1. Connectors 2. Create 3. Add Segment 4. 3D Space Line 5. Add CP via Keybrd 6. 0, 0, 0 7. Add CP via Keybrd 8. 0, 1.5, 0 9. Done - Save Segment 现在完成了connector生成的三分之一（外形定义）。这个Connector外形包含一个segment (直线)。这个segment的控制点为(0,0,0)和(0,1.5,0)。若图像大小不合适，可以采用鼠标中键或者滚轮调整大小。 生成Connector的第二步是设定网格点数。从上面的坐标图可见，垂直connector上需要分布21个网格点。设置方法为： 1. ReDimension 2. From keybrd 3. 21 4. Done- ReDimension 最后一步是分配connector上的网格点。由于网格要用于粘性流动仿真，因此需要再ramp表面处加密。CFD软件和问题的特殊性决定加密的程度。默认时，系统采用均匀间隔。下面设置第一个网格点到点A的距离为0.01： 1. ReDistribute ； 2. Begin. 3. 0.01 4. Done ReDistributing 5. Done - Save Connectors 6. Done Creating Conns 显示connector上的网格点的命令如下： 1. Disp 2. Show Con GPs 3. Done 这样就完成了connector的生成过程。屏幕上每个绿点都是一个网格点。应有21个点，在ramp处加密，如下图所示：

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第一个Connector 的网格点加密 注意Connector的颜色为浅绿色，说明已经分布了一定数目的网格点数 (若为亮绿色，则说明没有分配网格点)。Connector的任何一端绿点为节点。Recall nodes 为connector的控制点。 生成另外一条connector AB 的过程，如下所示： 1. Create 2. Add Segment 3. 3D Space Line 现在处于segment drawing 模式。显示窗口显示： Connector Segments: 1 Connector Dimensions: 0 Cross Position: x = 0.0000000E+00 y = 1.5000000E+00 z = 0.0000000E+00 上面信息说明光标位于点G。现在不用输入坐标的方法给出控制点，而用另外的方法。设置节点A为控制点，如下所示： 1. 按下鼠标右键； 2. 上移鼠标，使光标向y轴负方向移动； 3. 移动鼠标右键到节点(0,0,0)； 4. 放开鼠标右键； 5. Add CP by Picking 若选择正确，浏览窗口会显示： Connector Segments: 1 Connector Dimensions: 0 Control Points: 1 Cross Position: x = 0.0000000E+00 - - 6

y = 0.0000000E+00 z = 0.0000000E+00 Distance To Last Point: D = 0.0000000E+00 上面信息表明segment 只有一个控制点。若显示窗口显示错误信息： a point had not been picked，需要重复上述步骤直到控制点增加成功。第一个控制点加入后，控制点处会出现一个黄色小空矩形。同时光标处出现大的空白圆形。这是系统告诉用户包含选择控制点和当前光标位置的segment的长度为0。为了完成connector的外形定义，需要在点B处加入第二个控制点，如下所示： 1. Add CP via Keybrd 2. 0.75, 0, 0 之后，浏览窗口显示： Connector Segments: 1 Connector Dimensions: 0 Control Points: 2 Cross Position: x = 7.5000000E-01 y = 0.0000000E+00 z = 0.0000000E+00 Distance To Last Point: D = 0.0000000E+00 一旦定义了segment的外形，需要保存下来并设置connector的网格点数： 1. Done - Save Segment 2. ReDimension 3. From keybrd 4. 15 5. Done- ReDimension 注意浏览窗口显示connector的设置信息： Connector Segments: 1 Connector Dimensions: 15 最后，完成网格点的分配： 1. ReDistribute 网格加密之前，查看窗口。找到大白圆圈即光标。注意几个菜单项与光标有关(菜单上有大的空白圆圈). 查看浏览窗口文字： Connector Segments: 1 Connector Dimensions: 15 SubConnector #1/1 info: Dimensions: 15 Spline: Linear on S Distribution: TANH beg s input: 0.0000E+00 s actual: 5.3571E-02 end s input: 0.0000E+00

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生成结构化网格的多面法研究

生成结构化网格的多面法研究

生成结构化网格的多面法研究摘要：对于对流与传热问题进行数值计算的第一步是生成网格. 本文主要介绍了网格生成的多面方法，编制了多面法网格生成程序，生成了飞机机翼表面附近的网格. 该法利用插值公式建立起计算平面与物理平面之间点对应的关系，方法简便，同时能在一定范围内控制网格的形状与分布密度.关键词：网格生成；多面法；数值计算；naca633418翼型Study on the Multisurface Method for Structured Grid GenerationAbstract：The first step of simulation of convection and heat transfer problem is grid generation. In this article the multisurface method is studied. The computation codes of the method is programmed to generate the grids around aerofoil. By establishing the correspondence relationship between the points on the computation plane and physical plane, this method can control the shape and distribution density of grids in an easy way.Key word: grid generation; multisurface method; Numerical computation; naca633418 airfoil生成结构化网格的多面法研究1 引言网格生成技术广泛应用于计算流体力学中，是制约该领域发展的关键因素之一. 对流与传热问题[1]进行数值计算的第一步是生成网格，这里的网格有别于CAD等在计算机科学上的意义，它是着眼于网格的节点或单元的特征量的离散数据，所以又称为数值网格生成(Numerical Grid Generation). 即要对空间上连续的计算区域进行剖分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点. 由于工程上所遇到的对流与传热问题大多发生在复杂区域内，因而不规则区域内网格的生成是计算流体力学与传热学中的一个十分重要的研究领域. 对流与传热问题数值计算结果的最终的精度及计算过程的效率，主要取决于生成的网格所采用的算法，各种网格生成方法在一定的条件下都有其优越性及弱点. 而且，网格质量的好坏，生成的简易程度和自动化、智能化程度较大的影响了数值结果的好坏.自从1974年Thompson等三人提出适体坐标的方法以来，网格生成技术[2]在流体力学及传热学中的作用日益被研究者认识到[3]. 目前国内外网格生成技术大致分为结构化网格、非结构化网格[4]两大类. 结构化网格主要是指对每一个网格节点，其对邻接的其他节点的连接数是一定的或有规则的. 非结构化网格是指每一个网格节点与其他节点的连接关系是不确定的或不规则的. 在有些情况下，整个网格的一部分可以是结构化的，而另一部分又是非结构化的.一般数值计算中正交与非正交曲线坐标系中生成的网格都是结构化网格[5].生成适体坐标的方法原则上都是一些特定的变换，即把物理空间上的一些不规则区域变换成为计算空间上的规则区域.而其中代数法生成网格时是利用各种插值公式建立起计算平面与物理平面之间节点的对应关系，网格生成实际上是复杂形状的的物理区域和简单形状的计算区域之间的一种坐标变换.即笛卡尔坐标、和曲线坐标、之间的一种变换关系,网格生成的提法有两种:一是以、为应变量,以、为自变量（正问题）,二是以、为应变量,以、为自变量（反问题）. 从网格生成的目的来看,应采用反问题的提法,这样得出的结果就是计算网格点的笛卡尔坐标.多面法网格生成是一种代数插值的过程,不需求解偏微分方程或进行复杂的变换. 可以利用中间界面来加强对网格正交性与分布的控制. 采用多面法是控制边界上及计算区域内部网格分布的有效办法.2 多面插值法2.1多面法的思想假设两固定边界（内边界）和（外边界）之间生成一系列辅助表面，且互不相交，每个表面上的参数由变化到，是相邻面到的，且与相切的矢量，就形成了的一连续折线，如图1所示：这样在每一条折线上可生成个离散的矢量. 它们与表面的矢量之间的关系为(2.1)其中为待确定参数.方向上是有限个辅助表面（中间界面），通过插值，生成对及均为连续的矢量场(2.2)式中，为插值函数.图1说明多面法的图示对于(2.2) 式中的，若(1)，则插值基函数和不在同一几何区域内（由相邻两表面所围成的区域），此时；(2)，则.当与从变化到时，矢量就确定了整个计算区域内网格结点的位置，为控制纵向网格点的参变量，，在内边界，外边界，根据的构成方式，显然有(2.3)对上式从到积分，则(2.4)其中，记，不难证明，为此有，则(2.4)式可以改写为(2.5)此式即为多面法中网格生成的通用表达式，其中插值函数一般采用阶关于的多项式.2.2 中间面的生成取时讨论：(1)时，此时没有中间界面（辅助面），插值界函数的阶数为0，即为一常数，由式(2.5)可得此时网格生成的方程式为即(2.6)将笛卡尔坐标换为曲线坐标，即写成，的表达式为(2.7)(2.8)(2)时，是关于的一阶多项式由时，；时，可推出；由时，；时，可推出带入(2.5)式后得网格生成方程(2.9)写成关于，的形式为：(2.10)。

第三章 GAMBIT网格划分基础-1

第三章 GAMBIT网格划分基础-1


3.1.4 生成体网格 对于三维流动问题，必须生成三维实体网格。Gambit 提 供五种体网格的生成方法。 1、映射网格
对于六面体结构，可以使用映射网格方法直接生成六面体网格。
对于较为复杂的几何形体，必须在划分网格前将其分割为若干个 六面体结构。
2、子映射网格
Gambit 软件的子映射网格划分技术同样适用于体网格。也就是
视图和视图控制面板
Gambit 中可显示四个视图，以便于建立三维
模型。同时我们也可以只显示一个视图。视图 的坐标轴由视图控制面板来决定。图3.2.2 显 示的是视图控制面板。 视图控制面板中的命令可分为两个部分，上面 的一排四个图标表示的是四个视图，当激活视 图图标时，视图控制面板中下方十个命令才会 作用于该视图。
3、自由网格
对于拓扑形状较为复杂的面，可以生成自由网格，用户可以选择
合适的网格类型(三角形或四边)。
3.1.3 边界层网格 CFD 计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘 性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场 参数的变化梯度大体一致。 对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以 指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。 对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而 可以划分出高质量的贴体网格。而其它通用的CAE 前处 理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分 析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难 以满足CFD 计算要求，而Gambit 软件解决了这个特殊要 求。
第三章 GAMBIT网格划分基础
曹双华 主讲 07/04
结构网格和非结构网格的区别
结构网格就是在一定区域内的网格点可以用统一 的编号，比如三维的网格点可以用连续i，j，k唯 一标志并且可以表达相互之间的位置关系，比较 节约存储空间，利于编程计算，但对复杂流场的 适应性较差。 非结构网格一般是每个单独的网格单元都有独立 的编号，并且最后要附加一个全场的总编号来确 定每个单独网格之间的关系，占用的存储空间较 大，编程比较麻烦，但是对复杂流场的适应性较 好。
应用Gridgen生成ONERA M6机翼非结构网格

应用Gridgen生成ONERA M6机翼非结构网格

应用Gridgen生成ONERA M6机翼非结构网格M6机翼网格结构如图1所示，远场边界向上、下、前和右侧距离约为平均气动弦长的10倍，向后的远场范围约为平均气动弦长的15倍。

图1 M6机翼网格1、Gridgen初始设置首先，运行Gridgen，将流动分析求解程序设定为3D Fluent；然后设定所生成的点及边的精度数值，所谓精度，以点为例：如果两点间的距离大于所设定的精度值，Gridgen认为这两个点为不同的点，反之，则认为这两点重合，即为同一个点。

如果精度设置不当，会出现看似重合的点实际并未重合，造成两个看似相连的边实际并未相连的情况发生。

设置精度的方法为：在主菜单中点击Next Page，点击Dflt按钮，再点击Next Page/Tolerances，点击Node，输入0.01，同样分别点击Connector、Grid Point，同样输入0.01，最后返回主菜单。

2、读入DataBase文件在主菜单中分别点击DataBase/Import，选择相应的M6机翼DataBase文件，会显示如图1所示的图形，该DataBase文件包含机翼表面的曲面信息及远场尺寸，其长度单位为毫米，机翼表面如图2所示。

有了M6机翼外形的DataBase文件，我们在下面的工作就只是在其DataBase上生成边(connector)、面(domain)和体(block)了，而不用再具体关心其尺寸了。

图2 M6机翼表面图形3、边（connector）的生成在主菜单中分别点击Connectors/Create/On DB Entities/All/Done，完成在所有的DataBase上建立边。

返回主菜单，分别点击DataBase/En/Disable，用鼠标左键在左上角的DataBase明细显示窗口中将所有的DataBase选中，最后按Done，这样所有的DataBase将不再显示，方便我们后续的操作。

下面删除多余的connector，并在保留的connector上设置网格点的数量及其分布。

CFD-12-06-计算网格技术_非结构化

CFD-12-06-计算网格技术_非结构化


dissipation-error refinement
computationalfluiddynamicscomputationalfluiddynamicscfdcfd非结构化网格非结构化网格计算网格结构化网格非结构化网格混合网格三角网格直角网格单块网格多块网格gridgeneration结构化网格生成方法structuredgrid三角形网格生成方法triangletetrahedron直角网格生成方法cartesiangriddelaunlay三角化方法1在计算域布满初始网格单元2选出不满足delaunlay判据的网格单元并且找出与其相关的网格单元构成delaunlay多边形3将delaunlay多边形与其内新添的一点相连结完成三角化重组4由此循环直至所有三角形都满足delaunlay判据算法较简单但初始网格生成困难对网格尺度的控制不易三角形网格生成方法triangletetrahedron推进面方法1生成背景网格并且计算相应的网格尺度控制参数2根据以上的背景网格调整并离散边界从而形成初始推进面3在初始推进面的基础上参照背景网格中的网格控制参数量逐步推进生成计算域的网格4对所生成的网格进行光顺优化处理推进面方法推进面方法bap1pp2op1pab
Cartesian Boundary Advancing Boundary
Cartesian Grids [2] Structured Grids [1] Wall Surface Wall Surface Structured Grids [1] Wall Surface
Cartesian Grids [2] Triangle Grids [3] Structured Grids [1] Wall Surface
化重组 算法较简单，但初始网格生成困难，对网格尺度的控制不易 （4）由此循环，直至所有三角形都满足Delaunlay判据