Gambit网格划分的一点技巧(二)---分块网格

图（1）
图（2）
从图（3）的分解图我们也可以看出来，一个六面体可以分解出六个四
面体。
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如图（3）
D 对于网格质量来说，一般规则的模型用六面体网格是要比四面体网格好。如 CF 图（4）、（5）,六面体网格的 EquiAngle Skew 和 EquiSize Skew 都在 0.4 以
内。四面体网格的话 EquiAngle Skew 和 EquiSize Skew 都在 0.8 以内。如图 (6)、（7）。
ao 与四面体网 i 格结合的面 erx 图（63） u 3、蜗壳 m 离心泵蜗壳螺旋段截面从隔舌开始是逐渐变大的，为了在隔舌那里得到贴
体的网格，就要小尺寸的网格，但是如果整个蜗壳都采用这么小的网格的话会导
致网格数量很庞大，所以分块网格是解决这一矛盾的好方法。具体做法如下：
打开 Gambit 导入实体，如图（64），用来分割实体的实体和平面在三维软
网格，而复杂的地方我们可以采用四面体网格。要达到这个目的我就需要把模型
分块，分出一些规则的块，进行六面体网格，剩下一些复杂的块生成四面体网格。 以单级单吸离心泵为例，吸水室一般可以生成六面体网格，经过精心安排还可以
D 划分出结构化六面体网格，如图（8）、（9）、（10）。对于压水室我们可以把它分 CF 成几块来划分四面体网格，如图（11）、（12）。
ao 一、二维三通管例子 i 如图（14）所示二维三通管，可大致分为两部分，主管路和支管路。而主 x 管路又可以再细分，如图（15）。 muer 主管路
支管路
图（14）
图（15）
进入 Gambit
点击
4
如图（16）
选择点 1、2，点击 Apply
选择点 4、6，点击 Apply
点击
右键点击 点击 Apply
件里面生成 → 应用之前的方法分割蜗壳 → 合并各部分实体的曲面 → 如图
（64）划分各部分网格，总网格数为 178299 → 检查网格质量，如图（65）、
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（66）、（67），在检查网格质量的时会发现最差的网格一般出现在分块的交界面 附近，特别是混合网格的交界面，这要求我们想办法去改善。
分割用的实体
图（48）
图（49）
D 进水段边界条件设置要注意的问题：1）选择如图（50）所示两个面做 interface 。
CF 2）同时选择三块实体做流体域。
rxiao图（50） ue 2、叶轮 m 叶轮是离心泵的心脏，叶轮网格的质量、数量和分布对计算精度的影响是很
大的。虽然利用 Gambit 对整个叶轮划分六面体网格是困难的，但是我们可以通
选择要分割的面
在 Split with 选择
选择直线 12
点击 Apply，如图（18）。
此时图形变成了蓝色，如图（19）。按此方法利用其他边分割平面，最后分割好
之后如图（20）。
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图（18）
图（19）
CFD
iao图（20）
rx 点击划分网格 mue 四个面 网格大小填 5
点击面网格
选择图（21）所示的
点击 Define → 在 direction 下面选择扫掠的方向，Z 轴的负方向 → 在
Magnitude 后面填上要扫掠的距离，如图(40) → 点击 Apply → 点击 Apply，
如图(41)
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图（39）
CFD 图（40）
xiao 图（41） r 点击体命令 → 点击分割体命令 → 分别选择要分割的实体和分割用实体，取消 ue Bidirectional 选择，如图（42） → 点击 Apply，如图(43)。挡板被分离出来 m 了。
xiao 图（8） muer 扩散段，采用六面体网格
图（9）
图（10）
螺旋段，网格尺寸逐 渐变化的四面体网格
图（11）Fra Baidu bibliotek
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图（12）
对于叶轮，从叶片角度看，我们可以把叶片头部往后的一段分离出来，然后 分块网格，如图（13）。
六面体部分
叶片头部采用网格 加密技术
CFD四面体部分
图（13） 下面我们将举两个例子来说明分块网格的操作步骤。
图（66）
图（67）
CF 至此分块网格的一些技巧和命令的应用分享到这里。总结分块网格，有几个
问题是大家要注意的：第一，在划分网格之前要清楚知道想要怎样的分块，就是 要在哪里把实体分割，分割成怎样的形状，这样的形状适合于什么形状的网格。
图（45）
图（46）
图（47）
选择剩下的锥段划分体网格，网格大小为 5，其他设置为默认 → 选择圆柱
部分分体网格，网格大小为 5，其他设置为默认，如图（48）。两部分的网格数
为 1440 和 4890。如图(49)为总网格的质量检查。其实每块网格的质量都应检
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查。至此，进水段的网格已经划分完毕了。
7
对四边形网格进行网格质量检查，如图（25）、（26）。
选择
D 图（25）
图（26）
CF ，显示最差的单元。如图（27）
muerxiao
图（27）
8
二、单级单吸离心泵例子（M129-50，如图 28）
1、吸入段
图（28）
D 单级单吸离心泵的吸入段一般都是收缩的锥管，也有稍为是扩散的。而为了
CF 进水的均匀性和消除进口的漩涡，一般还会有挡板，如图（8）所示。
图（33）
下面来分割锥段。点击创建点命令 → 点击移动/复制命令
→ 选择
要移动的两个点，如图（35）→ 因为我们是要在挡板上复制两个点出来，所以
选择 Copy → 想 X 负方向复制出两个点，距离为 5，所以在 X 栏上填-5，如图
10
(34) → 点击 Apply → 如图（35），得到两个点 → 用同样的方法复制出右边 两个点 → 把 Coppy 改为 Move，把上面两个点沿 Y 正向移动 5，把下面两个 点沿 Y 负向移动 5 → 最后把四个点向 Z 正方向移动 20，如图（36）。
选择 在弧 14 上选一合适点
在弧 14 上选一合适点
点击 Apply
点击
点击
点击 Apply ，生成圆弧的圆心点
点击
右键点击
选择圆弧
选择
选择圆心
和点 3、5
点击 Apply，最后如图（17）。至此分割平面要用的线已经准
CFD 备好了。
muerxiao 图（16）
图（17）
点击平面命令
点击分割面命令
分割用的平面 4 分割用的平面 3
蜗壳
CFD 分割用的平面1
muerxiao 分割用的平面2
图（64）
六面体网格，网 格大小 6
四面体网格，网 格大小 5
四面体网格+尺 寸函数
四面体网格，网
格大小 3
四面体网格，网
格大小 5
四面体网格，网 格大小 4
四面体网格，网 格大小 5
图（64）
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D 图（65）
Source
图（58）
图（59）
16
图（60）
图（61）
图（62）
至此叶轮的网格划分完毕，叶轮的网格数为 3372×6+1046594=1066826 回顾上面划六面体网格的时候，我们采用的是非结构网格，其实可以采用结
D 构化网格，但是要注意与四面体网格结合的那个面的网格大小，因为它会影响四 CF 面体网格的质量，如图（63）。
点击 Apply，如图（22）。
图（21）
图（22）
6
选择剩下的两个面 图（23）。
网格大小填 1，网格类型默认 点击 Apply，如
CFD图（23）
通过分块之后我们可以在这个图形上画出四边形结构网格。即使不划分结构
muerxiao 网格，我们也可以通过分块对网格进行局部加密。如图（24）。
图(24)
D 得多。现在我们以直径为 100，高度也为 100 圆柱体为例子，看看两种网格的 CF 数量是多少。如图（1）采用非结构六面体网格，网格大小为 10，网格数为 890。
如图（2）采用四面体网格，网格大小同样是 10，网格数大约为 6044。而当采
o 用大小为 20 的四面体网格时，网格数就少了很多，为 771，但是网格对实体的 muerxia 逼近性就显得很差。也就是说相同数量的网格，六面体的可以分出更细致的单元。
相对叶轮和蜗壳而言，进水段虽然比较简单，但是由于挡板形状的影响，也
o 不能直接划分六面体网格。如果把挡板分离出来，划分六面体网格就容易很多了。
ia 把实体导入 gambit → 删除叶轮和蜗壳实体 → 点击点命令
→右
rx 键单击“坐标点”命令按钮，选择“点在线上”命令 e坐标点
mu 点在线上
，如图（29）→ 在要
CF 那一项，就会显示出网格里面外斜度最差的网格和他的外斜度数值，如图（57）。
由图我们可以知道 0.715514 这个数值是有叶轮的几何形状所决定的（出口边太
o 尖锐了）。这个数值一般比起四面体网格的要好，读者可以自己验证。 a 显示剩余部分实体 → 为了进口边网格能更贴近几何实际，在进口边采用 xi Sizing Function 功能加密网格，如图（58）、（59）设置 → 点击体网格 → 选 r 择叶轮实体 → 点击 Apply，由于使用了加密，网格数比较巨大 1046594，如 mue 图（60）→ 检查网格质量，如图（61）、（62）。网格质量最差是 0.8623。
点1
点1
CFD
图（34）
图（35）
图（36）
o 点击面命令 → 选择多边面命令，如图(37) → 依次选择上面创建的四个点，如
a 图（38） → 点击体命令 → 选择扫掠面命令，如图（38）。
muerxi 多边面
扫掠面
图（37）
图（37）
图（38）
选择要扫掠 Define 的面 → 在 Path 后面选择 Vector（向量），如图（39） →
点在面上
点在图上
交叉点
点在体中心
图（29）
投影点
创建点的曲线上点击一下 → 点击 Apply，如图（30）创建两个点 → 点击面
9
命令 → 右键点击“四边平面”命令 → 点击“圆平面”命令，如图（31）→ 点击三点建园命令，如图（32） → 选择图（30）所示的三个点 → 点击 Apply
点1
点2
过分块的方法，把叶轮的部分地方划分为六面体网格，如图（13）所示分块。
由于三维软件建模比较方便，我们可以在三维软件里面建立我们需要的分割平
面，如图（50）。
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用于分块的 平面
图（50） 按照前面的方法分割叶轮 → 合并各部分实体上的小曲面，如图（51）→
选择如图（52）所示的 6 个曲面划四边形网格，网格设置如图（53）→ 选取图
圆平面
点3
图（30）
图（31）
创建一个圆面 → 点击体命令 → 点击分割实体
图（32）
CFD→ 选择要分割的实体→
在 Split with 后面选择 Faces（real），如图（32）→ 选择前面创建的圆平面 → 点击 Apply，如图（33）。至此，圆柱段和锥段已经分开了。
ao 注意：用这种方法分割的两个实体是相互有联系的，在划分网格的时候，公共面 muerxi 上的节点是一一对齐的。
图（42）
图（43）
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下面我们分三块实体来划分体网格。先划分挡板部分，再划分剩下的锥段 部分，最后划分圆柱部分。
点击体网格命令 → 选择挡板部分 → 网格大小取 5，如图（44）→ 点击 Apply。如图(45)。图(46)、（47）为网格质量检查。网格数为 154。
系统自 动选择
CFD
muerxiao 图（44）
muerxiao 图（4）
图（5）
图（6）
图（7）
2
在流体分析里面，网格线与流动是否一致也会影响计算精度。六面体网格在
这方面一般会比四面体网格优秀。
但有时候对于复杂的模型，四面体网格有其独特的优势，那就是容易划分，
而六面体网格即使是划分出来了，网格的质量也不见得要比四面体网格的好。
基于以上的理由，我们可以这么想，在大致规则的地方我们可以采用六面体
（54）所示的 6 块实体划体网格，网格大小为 2，其余按默认设置，每块实体
CFD 的网格数如图（55）所示 → 网格质量检查，如图（56）、（57）。
muerxiao 图（51）
图（52）
图（53）
图（54）
图（55）
15
图（56）
图（57）
D 注：如果检查网格质量时我们选择了“显示最差单元”（show worst element ）
Gambit 网格划分的一点技巧（二）---分块网格 对于数值计算来说，网格数量、网格类型和网格质量是至关重要的，三者之 中重要性从大到小应该是网格质量、网格数量、网格种类。对于网格种类，在离 心泵里面一般应用的是四面体或六面体网格，或者是两者的混合。由于流道的复 杂性，结构化的网格是很难办得到的。对于网格数量，按理来说网格越多，计算 的结果是越精确（相同条件下），但是这样就会要求更高的计算机配置，耗费更 高的计算时间，在上一节网格加密那里，我们已经知道，采用网格加密技术会带 来网格数量的激增。然而对于同一个模型来说四面体网格要比六面体网格数量多