使用Pointwise建立二维翼型流场网格

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使用Pointwise建立二维翼型流场网格

Andrew Moa

Pointwise是一款优秀的结构化网格生成器，其前身是大名鼎鼎的Gridgen，曾应用于航空航天、高性能发动机、潜艇等领域。2008年，Pointwise公司推出了Pointwise软件的第一版，2012年4月份发布Pointwise 17，该版本集成了Gridgen软件的所有功能。Pointwise软件不仅可以生成结构化网格，还可以生成非结构网格。其生成结构网格严格遵循线（Connectors）到面（Domains）、面到体（Blocks）的拓扑规则，简单直观，便于学习。Pointwise还提供了拉伸、扫略、旋转等多种方式生成网格，提供了自动求解的方式来提高结构网格的正交性。该软件支持多个求解器，接口类型丰富。

本文采用Pointwise 17.0 R2，以NACA 63(3)-218翼型为例，简单介绍使用Pointwise生成结构化二维翼型流场网格的一般步骤。

1、导入翼型数据

A、首先启动Pointwise，程序界面如下：

B、点击File->Import->Database，在目录中选择翼型数据并打开。

C、确保被选中的翼型数据为以下格式：

数据应为ASCII格式；其中第一行为点的数量，该文件中共51个点；之后各行分别是各点的x、y、z三个坐标值。

D、导入之后的翼型几何如下：

可以看到Database里导入的curve-1显示的类型（Type）为Line（直线段）。当翼型的布点数据比较稀少而翼型几何比较复杂时，在某些区域就会出现不光滑的现象，如下所示

可以看到，翼型的前缘是由不光滑的线段构成的。解决的办法是将翼型转成B样条曲线：选中翼型几何curve-1，点击Edit->Spline，curve-1自动转换成Bezier。

检查翼型的尾缘有没有出现不闭合现象。

对于某些翼型数据，转换后的Bezier曲线可能会出现尾缘不闭合的现象，这时可以在Curve里选择其他形式的曲线，或是手动进行连接。

2、生成Connectors

A、首先选中curve-1，点击Connectors on Database Entities，自动生成翼型壁面的Connectors，并自动命名为con-1。

B、选中con-1，点击Edit->Split，对翼型进行分段。

这里可以在Split Location的XYZ：里直接输入”0 0 0”，然后按Enter布置分割点。但前提是该Connectors必须经过该点，这取决于导入的翼型的数据。当然对于不同的情况有不同的分割方式可供选择。点OK确认分割。分割之后的翼型如下，上段自动命名为con-1-split-1，下段自动命名为con-1-split-2。

C、建立流场中的其他Connectors。使用2 Points Curves，确保Entity Type 里选的是Connectors。

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选择翼型尾缘上的点（1,0,0）。当指针移到可选择的点上时，指针显示成圆，单机左键即可选取该点：

选中Advanced，在XYZ Offset：里输入”20 0 0”，按Enter键，建立长度为20的水平线段；选中建立的直线段的末尾的点（21,0,0），在XYZ Offest：里输入”0 10 0”，按Enter，建立长度为10的垂直线段；选择垂直线段的末点（21,10,0），在XYZ Offest：里输入”-20 0 0”，Enter，；OK退出。此时生成的Connectors如下：

选中最后建立的两条Connectors，依次点击Ctrl+C、Ctrl+V，在粘贴选项中选择Mirror。

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在Constant X, Y, or Z中选择Y =，保持后面的值为0，OK确认。

再次OK退出粘贴选项，此时生成的Connectors如下：

选择Curve工具，确保Entity Type里选择的是Connedtors，Segment Type

里选择Circle，Circle Segment Options里选择2 Points & Center。先选择两个端点D和F，再选择中心A生成圆弧DF。如果生成的圆弧方向相反，可以点击Flip 改变方向。选中新生成的圆弧，点击Edit->Split，在Curve Options里选择Spilt Only At Coordinate，在Constant Y里输入0并Enter，OK分割圆弧。最终生成的Connectors如下：

3、生成网格

A 、布置点

选中翼型壁面上下两条Connectors ，点击Grid->Dimension ，在Set Dimension 里选择Number of Points 并输入350，点击Dimension 在翼型壁面的两条弧线上各布置350个点。选择AB 、CD 、EF 三条Connectors ，用同样的方法各布置120个点。同样，在BC 、BE 两条Connectors 上各布置90个点，在DG 、FG 两条Connectors 上各布置350个点。OK 确认并退出。选中所有的Connectors 并点击Points on 可查看布点的情况。

B 、调整Spacing Constraints

Spacing Constraints 主要用于调整网格节点的间距和疏密变化情况，一条Connectors 上有两个Spacing Constraints 。点击All Mask On/Off 取消所有的复选框，然后选中Spacing Constraints 。

选择靠近O 点的两个Spacing Constraints ，在Spacing 里输入0.0005并Enter ，靠近O 点的两个Spacing Constraints 调整为

0.0005.

A

B

E

F

O G