Gambit使用教程及入门实例.docx

第一章Gambit运用.Gambit介第网格的划分运用Gambit软件，首先要启动Gambit,在DOS下输入Gambit<>,文件名假如已经存在，要加上参数-Ok1.一.Qambit的操作界面图1Gambit操作界面如图1所示，Gambit用户界面可分为7个部分，分别为：菜单栏、视图、吩咐面板、吩咐显示窗、吩咐说明窗、吩咐输入窗和视图限制面板。文件栏文件栏位于操作界面的上方，其最常用的功能就是File吩咐卜的New、Open、Save、Saveas和Export等吩咐C这些吩咐的运用和一般的软件一样。Gambit可识别的文件后皴为.dbs,而要将Gambit中建立的网格模型洞入FlUent运用，则筑要将其输出为msh文件0。视图和视图限制百板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限制面板来确定。图2显示的是视图限制面板。Graphics/VAndowsControl图2视图限制面板视图限制面板中的吩咐可分为两个部分，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，视图限制面板中下方十个吩咐才会作用于该视图。视图限制面板中常用的吩喈有：全图显示、选择显示视图、选择视图坐标、选择显示项目、渲染方式。同时，我们还可以运用鼠标来限制视图中的模型显示。其中按住左键拖曳鼠标可以旋转视图，按住中健拖动鼠标则可以在视图中移动物体，按住右键上下拖动鼠标可以缩放视图中的物体。吩喈面板吩咐面板是Gambit的核心部分，通过吩咐面板上的吩咐图标，我们可以完成绝大部分网格划分的工作。图3显示的就是Gambit的吩咐面板eweism图3Gambit的吩咐面板从吩咐面板中我们就可以看出,网格划分的工作可分为三个步舞：一是建立模型，二是划分网格，三是定义边界。这三个部分分别对应若Operation区域中的前三个吩咐按钮GeOmCtry（几何体）、mesh（网格）和ZOnCS（区域）。Operation中的第四个吩咐按钮Tools则是用来定义视图中的坐标系筑，一般取默认值。吩咐面板中的各个按钮的含义和运用方法将在以后的详细例子中介绍。吩喈显示宙和吩喈输入栏吩咐显示窗和吩咐输入栏位于Gambit的左卜方（如图4所示）。TransaiplACccnsni>volmecreatet11ck7iithIOCtestdVDlitw:W)IIxe.1Cxeatsivjluie：vol.2过tr*t5gVohIMVCE:.2kmWhaeICr”t“Whiles：VCkM二图4吩咐显示恻和吩咐输入栏吩咐显示窗中记录r每一步操作的吩咐和结果，而吩咐输入栏则可以干脆输入吩咐，其效果和单击吩咐按钮样C吩喈说明肯图5显示的是位于吩咐显示窗左方的吩咐说明窗，当我们将鼠标放在吩咐面板中随意一个按钮的上面，Description窗口中将出现对该吩咐的说明。DescriptionDESCRIPTIONwindow-Displaysamessagedescribingth©GUIcomponentatthecurrentmousecursorposition.图5吩咐说明窗1.2二划分网格的第一步就是要建立模型；在吩咐面板中单击GeOmCtry按钮，进入几何风光板。GeometrynIqI日回S图6儿何风光板中的吩咐按钮图6中从左往右依次是创建点、线、面、体和坦的吩咐。对于二维网格的建匕，一般要遵循从点到线，再从线到面的原则。以二维轴对称单孔喷嘴的网格划分为例介绍二维网格的生成。1、Ir先要确定问晟的计算城。计算域的确立图1是个二维轴对称单孔喷嘴射流问题的计算区域。由于Fulent的边界提法比较粗糙，多为一类边界条件，因此建议在确定计算域时，可以适当加大计算粒BT从图中我们可以看出，计算区域为4D*12D,其中在喷喘的左边取广2D的计算区域，就是为了减小边界条件对计算的影响。aZ-Gk图1计算域的确定对于上述的计算域，我们在建立计算模型时依据点、线、面的依次来进行。创建点(vertex)单击吩嘴面板中的VerteX按钮，进入VerteX面板（见图7）O>ora¾量,orIP痴1CTC£*«»«IkBl聆图7VerteX吩咐面板点的创建：单击VerteXCreate按钮；在.CreateRealVertex对话框中输入点的坐标；再单击APPly按钮；就可以创建点。计算出计算域的各个顶点的坐标，依次创建这些顶点（见图8）。图8点的创建在Gambit中点的创建方式有四种：依据坐标创建;在线上创建；在面上创建；在体上创建。我们可以依据不同的须要来选择不同的创建方式（见图9）。VerteX中常用的吩咐还有：MOVe/Copy、Undo和Del。Move/Copy吩咐图10显示的是Move/CopyVertex对话框。O>cratJoOcomctry三E印司怒IYWtQXMoxc?，Uo.>yVgrtccCMCbalVwU”-Moxc-Co>yrOporaAtJoti:Trjrnz1%jUV*wxRJI%jly-*w*RfSc<l>Coor<llAtc3vw.反/$)TypoC-r-tMi11,Sf>hzIoe1I”：ilr:z-ci-图10当我们要复制或移动个点时，首先要选择须嘤作用的点。在吩咐面板中单击VertiCeS右边的输入栏，输入栏以高亮黄色显示，表明可以选择须耍的点。在Gambit中速邦一个对象的方法有两料：1 .按住Shift键，用鼠标左键单击选择的对象，该对象被选中，以红色显示。2 .单击输入栏右方的向上箭头，就会出现一个对话框，从对话框中可以选择须要的点的名称（见图IDo因此为了便于记忆，建议在创建对象的时候要起一个便于记住的名字。图11同时，Qambit还为我们供应了三料不同的坐标系，即直角坐标系、柱坐标和球坐标在吩咐面板的坐标类型中，可以选择不同的坐标系。UndoUndo吩咐可以消退上一步操作的内容，但须要留意的是，在Gambit中只有Undo吩咐而没有Rcdo吩咐。DelDel吩咐用来删除些误操作或不须要的对象。单击Del按钮，在视图中选择须要删除的对象，再单击Apply按钮即可。在吩咐面板中单击EdgC按钮，就可以进行线的创建和编辑（见图12）0在Gambit,最常用的是直线的创建。图12Geometry,在视在Edge吩咐面板中单击CreateStraightEdge按图中选择须要连成线的点，单击APPIy按钮即可（见图13）O这时视图中的线段是以黄色显示。当这些线段组成一个面时，将以蓝色显示。图13除了创建直线外，Gambit还可以创建其他的些线段，如网弧、陶、倒角、椭圆等（见图14）图14Edge吩咐中常用的还有合并、分别1.ia日等吩咐，即可以把两条线段合成一条，也可以将一条线段分成两条，这些可以为面的创建和网格划分供应便利。因为面的创建须要一个封闭的曲面。三（Face）的创建面的创建工作非常筒洁，只须选择组成该面的线，单击APPly按钮即可（见图15）0须要留意的是这些线必需是封闭的，同时我们要创建一个二维的网格模型，就必需创建一个面，只有线是不行的。同样的道理，在创建二维的网格模型的时候，就必需创建体CGeometrvo0三iaI南图15在面的创建中，有一个布尔运算的操作，可以使我们裾建不规则形态的面（见图16）。布尔运算包括三种方式：加、鼻、交。2、网格的划分在吩咐面板中单击Mesh按钮，就可以进入网格划分吩咐面板C在Gambit中，我们可以分别针对边界层、边、面、体和也划分网格。图17所示的五个按钮分别对应若这五个吩咐“Boundary1.ayer（边界层）Edge（边）Face（ff）Volume（体）Group（约图172.1边界层网格的创建在吩咐面板中单击按钮，即可进入边界层网格创建（见图18）。图18边界层网格的创建须要输入四组参数，分别是：(1)网格点距边界的距底(FirStRow)；(2)网格的比例因子(GrowthFactor);(3)边界层网格点数(Rows,垂直边界方向);(4)边界层厚度(Depth);这四个参数中只要随意输入三组参数值即可创建边界层网格。同时，我们还可以选择边界层网格创建的形式。在附咐面板的TraneitkmPattem区域，系统给我们供应了四种创建方式(见图19)。C>3:1d)5:1图192.1.2创建一个边界层网格以上述二维轴对称圆孔射流的计算模型为例，介绍边界层网格的生成。1 .单击Mesh按钮，选择Boundarylayer选项，进入边界层网格创建吩咐面板。2 .按住Shift按钮，用鼠标左键单击图形中的线段1,选择其为创建对象。3 .输入参数值为：FirstRow:0.05,GrowthFactor：1.01,Rows：10,选择创建形式为1：1,单击Apply按钮完成创建工作（见图20)。图202.2.2锄蚓1.t的网格点数当我们划分的网格须要在局部加密或者划分不匀称网格时，我们首先要定义边上的网格点的数目和分布状况。边匕的网格点的分布可分为两种状况，一种是单调递增或单调递减；一种是中间密（疏）两边疏（密）；F面依旧结合实例介绍边上网格点的创建。1 .单击吩咐面板中的按钮，进入EdgC网格创建面板（见图21）。图212 .在图13中选择线段2。3 .在吩咐面板中单击DoubleSide按钮，设置Radiol和Radio2为1.05o4 .在吩咐面板中单击IntervalSiZe按钮,选择IntervalCOUnt选项。5 .在InteEaICoUnt按钮的左边输入参数值为20。6 .单击APPIy按钮，视察视图中边上的网格点的生成（见图22）。图227 .选择视图中的线段3,取消对DoUbleSide按钮的选择,设置RadiO为1.ol,IntervalC。Unt为80,视察视图中网格点的分布状况。视图中选中线段上的红色箭头代表了Edge上网格点分布的变更趋势。假如Radio大于1,则沿箭头方向网格点的分布变疏，小于1,则沿箭头方向网格点的分布变密。假如发觉网格点的分布状况与预料的相反，可以采纳两种方法解决:(1)按住Shift按钮，在所选择的线段上单击鼠标中键变更箭头的方向;(2)在吩咐面板中单击InvCrt按钮，将RadiO值变为其倒数值。8 .依次选择视图中的线段4、5、6、1,设置合理的网格点分布。留意：在设置网格点分布的时候，一个封闭面的最终一条线段的网格点的分布可以通过系统自动计算得到,划分*的网格Gambit对于二维面的网格的划分供应了三种网格类型：四边形、三角形和四边形/三角形混合；同时还供应了五种网格划分的方法。表1、2分别列举了五种网格划分的方法以和它们的适用类型。方法描述方法描述Map创建四边形的结构性网格Submap将一个不规则的区域划分为几个规则区域并分别划分结构性网格。Pave创建非结构性网格Tri将一个三角形区域划分为三个四边形区域并划分规则Primitive网格。Wedge在一个楔形的尖端划分三角形网格，沿着楔形向外辐Primitive射，划分四边形网格。表1适用类型方法QuadTriQuad/TriMapSubmapPaveTriPrimitiveWedgePrimitive卜面仍旧以：维轴对称自由射流的网格划分为例，来介绍各种网格的生成。1 .单击吩咐面板中的按钮（MeshFace）,进入面的网格创建吩咐面板（见图25）。图252 .选择视图中的面，系统中默认的网格点的类型为四边形结构网格C单击APPIy按钮，视察网格的生成（见图26）。图263 .在吩咐面板的TyPe中选择网格类型为Pave,单击APPly按钮,视察网格的生成（见图27）。图274 .选择EIement类型为Tri,单击APPIy按钮，视察网格的生成（见图28）。图28（三）边界的定义在Gambit中，我们可以先定义好各个边界条件的类型，详细的边界条件取值在Fluent中确定。1 .在菜单栏中选择FIUent/Fluent5°这个步骤是不行缺少的，它相当于给Gambit定义了一个环境变值，设置完之后，定义的边界条件类型和Fluent5中的边界类型相对应。2 .在吩咐面板中单击蜗!按钮，进入区域类型（ZoneType）定义面板。3 .单击按钮，出现SpecifyBoundarytype对话框（见图29）。294 .选择Entity类型为Edgee在视图中选择Edgel,在Name区域中输入Wall,选择TyPe为Wall,即定义Edgel的边界条件为固壁条件，取名为WaI1.5 .选择Edge2,定义边界条件为压力入流条件(PressureInlet),取名为Inflowo6 .选择Edge4,定义边界条件为压力出流条件(PreSSUreOUtlet),取名为OUtfloWC7 .选择Edge5、6,定义边界条件为远场压力条件(PreSSUreFar-field),取名为OUtfloW1。8 .选择Edge3,定义边界条件为轴对称条件(Axis),取名为Axis。四)保存和输出1 .在菜单栏中选择as,在对话框中输入文件的路径和名称。(留意：在Gambit中要往一个文本框中输入文字或数字，必需先将鼠标在文本框中单击选中文本框)2 .选择/Mesh,输入文件的路径和名称。1.3三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分。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，山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和Autocad等其他的建模协助工具。三视图的运用在建立三维图形的时候，运用三视图有利于我们更好的理解图形.图30显示的是Gambit的视图限制面板。Graphics/WindowsControlActiveEIfflItBlSiII3H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），这时视图限制面板中的卜个吩咐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）。ActiveHHEH11图312、用鼠标右键单击视图限制面板中的坐标按钮，弹出一组坐标系（见图32）O图323、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）。图334、单击限制面板中的,也可符视图设成三视图。基本三维模型的建立在Gambit限制面板中单击付按钮，在VolUme中用鼠标右键单击O）,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布尔运算的必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（两个物体的井集）交匕：两个物体的交集减卜：A物体减去B物体下面用一个简洁的例子来说明基本三维儿何体的创建和布尔运算的运1.单户按钮_的曲图35）o在AXiaI1.Oaetion栏中选取POSitiveX,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）o假如创建的几何体过大，在视图中无法显示全图，或者太小，无法辨别,单击瞅钮即可。图35图362 .为了能够更好的视察三维几何体，可以用鼠标拖动四个视图中心的小方块，变更四个视图的大小（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 .堂击£二0按钮，选择三个圆柱体，依次将它们合并在一起（见图40）,图378£图406 .为r更加消晰的视察三维儿何体，可以选择匕=按钮（见图41）。图417 .选择按钮即可复原原状。网格划分三维儿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只适用于创建简洁的三维几何体，对于困难形体而言，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ASCl形式的文件.sat。CAD中创建的图形要输出为.sat文件，要满意肯定的条件。对于二维图形来说，它必需是个r弟ion,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ASCIbody.范例一.二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴图1为维多辛斯基曲线喷啸示意图。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。因此在遇到困难几何体时，可以考虑在CAD中绘制部分图形然后在GAMBlT中进行组装。（一）在AUtOCad中创建维多辛斯基曲线I.利用Pline吩咐将维多辛斯基曲线上的各点坐标连成一条折线。2 .利用PCdit吩咐使折线光滑。3 .创建其他轮廓线（见图2）。喷嘴的详细参数见参考图纸。图2CAD中创建的喷嘴轮廓线（一）输出为AClS的sat文件对于二维图形要输出为sat文件，必需是一个region图形。回1 .输入region吩咐，或在吩咐面板中单击上。2 .选择喷端轮廓线，单击鼠标右键或回车。3 .选择，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。C-D在gambit中输入.sat文件I.在gambit中选择，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）。留意：由于gambit中只能利用坐标参数进行定位，所以在CAD中创建图形时要留底选好坐标（如起始点为原点坐标）。图3输入对活框图4输入图形（四）完成模型的其他部分I.如图5所示，完成模型的其他部分，将喷嘴的外流场组成个面。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（facel）,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）留意：对于网格的划分，假如要求限制网格的密度，可以遵循从线到面的原则，但是对于多边形区域而言.，不能将全部边的网格点都定死，必需方一些边不定义网格。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匕的网格，必需在实践中不断的尝试。3 .划格外区域的网格，网格类型为SUbmaP(见图8)。图8（八）定义边界条件1.选择SOlVerflucnt502.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)'yc.，1-ypxxTy.x:Mrr<*:p7TUd*-.图9二JrT留意：对于一个困难的几何体而言，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启。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C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Imm的倒角。三维双孔喷嘴模型创建的难点还在于网格的划分。对于这种困难几何体的组合，并不是简洁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个整体，这种困难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，将困难的几何体重新划分为几个标准的几何体。这些困难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GAMBlT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GAMBlT中创建的全部儿何体的起点都在原点上。图113 .利用布尔运算中的UiOn吩咐二1,将它们合成一个整体。4 .创建两个直径6mm,高19mm的圆柱，并将它们分别沿丫方向移动-6,6个单位，沿X方向移动17个单位（见图12）o图125 .创建一个直径60mm,高18Omm的圆柱，将共沿X轴移动36mm（图13）0图136 .利用Uion吩咐，将视图中全部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吩咐，将V。IUmC.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，儿何体被剖开的部分变成一个面（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，就必需先将这个面用: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）0(三)划分网格对于三维的几何体，划分四边形网格一股采纳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和路径，再创建辂个几何体。详细的网格划分就不在这里赘述。