Gambit体网格划分

GAMBIT 网格划分第四节体网格划分FEBRUARY 26, 20144.4 体网格划分命令（Volume Meshing Commands）在Mesh/Volume 子面板中有（subpad）以下命令下文描述了以上列出的各命令的功能和操作4.4.1 为体划分网格（Mesh Volumes ）Mesh Volumes 命令允许你为一个或多个体创建网格。

当你为一个体划分网格时，GAMBIT 会根据当前设定的参数在整个体中创建网格节点。

要mesh 一个体，需要设定以下参数•待划分网格的体•网格划分方案（Meshing scheme ）•网格节点间距（Mesh node spacing ）•网格划分选项（Meshing options ）指定体（Specifying the Volume）GAMBIT 允许你在网格划分操作中指定任何体，但是，何种网格划分方案（meshing scheme）能应用于这个体，则决定于体的拓扑特性、形状，以及体的面上的顶点的类型。

指定网格划分方案（Specifying the Meshing Scheme）指定网格划分方案需要设定以下两个参数•元素（Elements）•类型（Type）Elements参数用于定义（应用于该体的）体网格元素的形状；Type 参数定义网格划分算法，因此也决定了体中所有网格元素的模式。

下文将介绍上面列出的参数的功能，以及它们对体网格产生的效果。

指定方案元素（Specifying Scheme Elements）GAMBIT 允许你指定下表列出的任何一个体网格Elements（元素）选项以上列出的每个Elements 选项都有一套特定的Type（类型）选项（一个或多个）相对应（见下）指定方案类型（Specifying Scheme Type）GAMBIT 提供以下体网格划分的Type 选项正如上文提到的，每个Elements选项都有一套特定的Type（类型）选项（一个或多个）相对应。

下表示出了体网格划分时Elements 选项和Type（类型）选项之间的对应关。

对任何给定的体积，每一套可用的元素与类型间的对应关系都有其特有的网格节点模式。

而且，每个对应关系还都对应着一套规则，以控制可应用于体的类型。

下面部分就将讲述上面列出的各对应关系所包含的网格节点模式和规则。

注1、以上列出的Type 选项中，仅有Cooper 选项有超过一个的Elements选项与之对应。

因此，在下文中，体网格划分方案类型仅以他们对应的Type 名称来区别，例如，T et Primitive。

注2、当你在“Mesh Volumes”表格中指定一个体时，GAMBIT 将自动根据体的形状、拓扑性质和顶点类型对该体进行评估，并且对“Scheme”选项按钮进行设置，给出一个推荐的体网格划分模式。

当你选择多个体进行网格划分时，Scheme推荐的网格划分模式适用于选择的多数面。

你可以强行设置一个网格划分模式（Scheme），因而可以改变任何推荐的网格划分模式，这通过（设置）Mesh Volumes表上的Scheme Options 按钮可以做到。

当强制采用某种网格划分方案（scheme）时，GAMBIT 会将所选的方案应用到当前所选的体。

注3、以上列出的一些网格划分方案创建的体网格节点不能够应用于一些求解器，虽然这些求解器可在GAMBIT Solvers菜单中选中。

下表示出了GAMBIT Solvers菜单中可选的求解器与上表中列出的网格划分方案之间有效的对应关系（注意：FLUENT 4求解器要求结构网格，NEKTON求解器要求六面体网格元素）Map 网格划分机理（Map Meshing Scheme）当你对一个体采用Map 网格划分机理时，GAMBIT 将将体划分成由六面体组成的网格阵列，如图3－51 所示。

图3－51：Map 体网格划分机理—六面体网格元素阵列每个网格元素包括至少8 个节点，这些节点位于网格元素的角点上。

如果你指定一个可选的网格节点模式，GAMBIT 将在每个网格元素上创建20 或27 个节点（见下文中"Set V olume Element Type,"部分）普适性（General Applicability）Map 网格划分机理仅能应用于那些可被划分为逻辑立方体网格的体。

要表示一个逻辑立方体，一个体网格必须满足以下普遍要求。

1、网格体上必须有且仅有8 个只与三个网格元素的面连接的网格节点（这8 个网格节点组成了该逻辑立方体的8 个角点）2、每个作为角点的网格节点必须通过直的网格边与其它三个作为角点的网格节点连接，也就是说，所有的一连串网格边是属于网格节点的一个逻辑行。

根据上述规则，用Map 规则划分的网格的最基本形式是规则的长方体，如上图中3－51 所示。

对于这样一个体，位于立方体顶点上的网格节点组成了立方体网格的角点。

尽管体是否可用Map 方法划分网格（volume mapability）的严格的规则已经很好地通过网格自身表达了出来，还是应该通过描述给定体的普遍几何构造来描述一下volume mapability。

尤其的，volume mapability规则可陈述如下：为了能采用Map 方法，一个体应当包含六个逻辑面（six sides），每个side 如果经过正确的顶点设定，都应该能用Map 方法进行（面）网格划分。

（以上规则的例外可见下文中的"Mapping Volumes with Less Than Six Faces,）图3－52：Map 体网格划分机理—几何体实例上图所示的各几何形体中，仅有图3－52（a）所示的长方体可用map 格式进行划分而不经过任何特殊设定。

但是，可以通过设定顶点类型和虚拟几何体操作的方法将其它几何形体转换成可用Map 方法划分网格的几何体。

将体转换成Mappable的实体（Transforming Volumes Into Mappable Forms）正如上文所指出的，图3－52 所示的（b）、（c）、（d）几何体不经过变换就无法采用map 方法，可以每个几何体都可通过设定顶点类型或虚拟几何体操作的方法进行变换，从而可用map 方法。

明确的说，以上每个体需要采取的变换方法如下表所示Figure 3-52 Shape Operation(b) 五角形棱柱设定顶点(c) 圆柱体虚拟的边拆分(d) 去掉一角的立方体虚拟的面收缩五角形棱柱——顶点设定（Pentagonal Prism-Specifying Vertex Types）要将图3－52（b）所示的五角形棱柱变换为可用map 方法进行网格划分的体，你必须要指定顶点类型，以使得顶和底的面可以采用map 方法进行面网格划分。

要达到此目的，你必须将顶面和底面上五个顶点中的一个分别设为Side（侧边）类型顶点，而其它四个设为End 类型（见图3－53（a））图3－53：可用map 方法进行网格划分的五边形棱柱图3－53（b）示出了采用顶点设定方法后对该五边形棱柱采用map 方法划分后的网格。

要注意图（b）所示的面（face）A 和面 B 组成了逻辑网格立方体的一个side（逻辑面），而C 面则是上述side 的对面的side。

当你通过顶点类型设定方法将一个棱柱转化为可用map 方法划分的体时，你必须保证顶面和底面的设置为Side 类型的顶点的连接线为棱柱的一条垂直边。

例如，如果你将棱柱的顶点设置为如图3－54 所示，GAMBIT 将不能对该棱柱进行map 方案网格划分，因为此时的体无法代表一个逻辑的网格立方体。

图3－54：无法采用map 方法的五角形棱柱圆柱体的边拆分及其面（Cylinder-Splitting Edges and Faces）图3－52（c）所示的圆柱体若不经过变换将无法采用map 方法进行网格划分，但该圆柱体可通过虚拟的边拆分和面拆分操作转化成mappable的几何体（关于虚拟边拆分和面拆分操作的方法描述，见该帮助的附件Appendix）。

如果你将柱体顶面和底面的圆环边进行拆分（拆成四个圆弧），并用得到的8 个顶点（顶面和地面各 4 各）将柱体的柱面拆分成四个单独的面，顶面和地面就可用map 方法进行面网格划分（见图3－55（a）），此时圆柱体的拓扑特性和图3－52（a）所示的长方体相同。

作为结果，该圆柱体可用map 方法进行体网格划分，生成的体网格如图3－55（b）所示。

图3－55：可用map 方法的圆柱体砍去一角的立方体－收缩一个面（Clipped Cube-Collapsing a Face）图3－52（d）所示的砍去一角的立方体若不经过变换将无法采用map 方法，但该几何体可通过虚拟的面收缩操作转化成mappable的几何体（关于虚拟面收缩操作的方法描述，见该帮助的附件Appendix）。

当你将该几何体的三角面和与其相邻的三个面进行面收缩操作时，GAMBIT 将创建虚拟的体，如图3－56（a）所示。

图3－56：缺少一角的mappable“立方体”图3－56（a）所示的几何体的拓扑特性和图3－52（a）所示的立方体相同，如果所有顶点的类型都为End 类型，该几何体就成了一个逻辑的立方体，因而可以采用map 体网格划分方案进行网格划分（见图3－56（b））。

对少于六个面的几何体采用map 方法（Mapping Volumes with Less Than Six Faces）Map 方法的一个普遍规则是该方法仅能应用于等于或多余六个面的几何体。

然而通过变换，也可以对少于六个面的几何体采用map 方法进行网格划分。

作为一个这种变换的例子，考虑如图3－57（a）所示的长条形的体，该几何体由四个面组成，若不经过变换则无法采用map 方法。

图3－57：可采用map 方法的有四个面的体你可以通过对每个曲边采用虚拟拆分操作的方法，并通过如下的顶点设置，将图3－57 所示的长条形几何体转化为mappable的几何体。

•对所有面，顶点a, b, c, 和d都为End类型顶点•对于曲面，顶点e, f, g, 和h为Side类型顶点，但对于长条形顶面和底面为End 类型顶点图3－57（c）示出了最终的网格划分。

Submap网格划分方案（Submap Meshing Scheme）当你对某个体采用Submap网格划分方案时，GAMBIT 会将几何体划分为几个逻辑网格立方体区域，并对每个区域采用map 方法进行网格划分。

普适性（General Applicability）为了能用submap方法，几何体必须同时满足以下两个规则•每个面可用map 或submap方法进行面网格划分•相对的submappable的面，其顶点类型必须是对应一致的下文将详细解释上述两个规则面的可用map 或submap方法进行面网格划分（Face Mappability and Submappability）为了能使GAMBIT 对某个体采用submap网格划分机理，作为体边界的每个面必须能用map 或submap方法进行面网格划分。