GAMBIT 几何操作
GAMBIT实例教程 5_引入和整理轿车IGES几何结构
5．引入和整理轿车几何结构在这个指南中，你将会引入一个包含轿车几何结构的IGES文件，整理改几何结构并用三角形和四面体对其划分网格。
在这个指南中你将学到如何：·导入IGES文件·指定给几何图形着色的方式·用手动和自动的方式接边·合并各面·生成一个三角形的表面网格·用四面体网格给体积划分网格·准备将这些网格读入FLUENT 55.1 前提这个指南假定你已经做完指南1的工作，因而熟悉GAMBIT GUI（图形用户界面）。
5.2 问题描述所要考虑的问题的示意图如5－1所示；它是一辆豪华轿车的外形，你要在轿车车体外面生成一套网格；因此，要生成一个围绕该几何结构的方体来代表流场。
5.3 解决方案在这个指南中，你会生成一套围绕作为IGES文件导入的汽车车体几何结构的完全非结构化四面体网格。
这个指南举例说明了要为一个导入的CAD几何结构划分网格所需遵循的典型步骤。
导入的几何结构是“不清晰的”－也就是说，有一些面之间有裂缝使得其不适用于生成一个CFD网格，你首先要用GAMBIT中提供的工具对几何结构进行整理。
大部分的缝隙可以在网格导入的过程中或者后续过程中通过“接边”指令自动修补。
原始的CAD几何结构在整理过程中没有改变；修补缝隙所需的更改要利用“虚拟的”的几何结构来进行，该结构在“真实的”的几何结构之上。
在原始的几何结构里有些边非常短且可以用“顶点连接”指令将其去除。
其它的边不能自动接合，因为它们离得比规定偏差远的多。
你要手动地连接这样的边。
导入的几何结构包括一定数量的小表面，这些面的边不必要地限制了网格地生成过程。
利用“合并表面”指令，GAMBIT可以让你毫不费力地在网格划分之前合并这些表面，然后你可以利用GAMBIT在汽车表面自动生成三角形网格。
因为导入的几何结构只包括车体，所以你必须围绕车体生成一个合适的区域以便于进行CFD分析（这大致等同于将汽车放置于一个风道内）。
GAMBIT操作方法、Fluent操作方法
附录1：GAMBIT 建模操作方法利用GAMBIT 建立计算几何模型1. 启动GAMBIT ：点击GAMBIT 图标后出现图附1-1文件操作窗口，需要在Working Directory 内填入文件夹地址，在Session ID 内填入文件名，然后点击Run ，进入GAMBIT 的主控制窗体如图附1-2所示。
比如，文件夹名称（需预先将名称设置好）为D:\heatexamp\chant2-1，文件名称为examp1，点击Run 按钮完成。
出现GAMBIT 主控制画面如图附1-2。
（注意GAMBIT 的文件操作中无法采用中文子目录） 主控制窗体有工作区、文件操作菜单区、操作命令图标区、全局控制区、命令反馈区和操作图标功能说明区等组成。
工作区提供操作后的图象显示，有坐标指示。
文件操作菜单提供文件的存取、打印、求解方法等功能。
操作命令图标区提供建模过程中的各种操作图标，共有4种主工具单选选择按钮，见图附1-2中右上方的Operation 区域。
2．求解工具：如果是新项目，在文件菜单区点击Solver ，确定求解工具为FLUENT5/6。
3. 建模坐标系统：选择工具命令按钮（Tools Command Buttoen ），确定所建模型的坐标系统，有5个可选项目，见图附1-3。
其中第一个按钮为坐标系选择按钮，选取该钮后，出现图附1-4所示坐标系统按钮组，其默认按钮为第一个，在该按钮下出现图附1-5的坐标系创建窗户。
在Type 栏中有三种选择，分别是直角坐标、柱坐标和球坐标系统。
对于创建二维直角坐标，直接点击按钮，其二维坐标创建窗户见图附1-6。
在默认条件下可以逐步输入XY 平面上几何坐标系统X 和Y 的最大值、最小值及相临两条网格线之间的间隔值，用Update 钮确定。
注意在Options 栏目中的Snap 选项取选中。
为几何建模确定坐标位置的基准图。
例：创建一个x 方向为8，y 方向为1的区域，其操作过程如下： 在图附1-6中按顺序选定Visibility 项（为红色），Plane 项中XY 单选按钮（为红色）。
2.2.3 GAMBIT几何通用操作[共2页]
![2.2.3 GAMBIT几何通用操作[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/6ce55751bceb19e8b9f6ba0e.png)
41网格基础与操作 第 2 章何创建与处理操作时，GAMBIT 相当于一个CAD 软件。
利用GAMBIT 进行几何处理操作时，有关几何信息的术语如下。
● Vertex ：顶点。
● Edge ：边，至少有一个顶点（在有一个顶点的情况下，整个边缘形成一个环形）。
● Face ：面（不一定是平面），至少有一个边缘（除了球体和圆环面）。
● Volume ：几何体，可认为是一个密封的连接面。
用GAMBIT 视窗创建简单的三维几何体是比较方便的，但通常所用的模型实体十分复杂，这在GAMBIT 中实现有一定的难度。
实际上可以通过CAD 和Pro/E 等画图软件先行完成几何模型的建立，然后导入GAMBIT 中进行处理和网格划分。
● GAMBIT 可以和主流的画图软件，如Pro/E 、UGII 、Ansys 和AutoCAD 等连接。
● GAMBIT 导入其他软件几何结构的方法，进行File/import/格式操作。
● GAMBIT 能识别的文件格式包括ACIS 、Parasolid 、IGES 、STEP 、Catia V4/5、ICEM input 、Vertex Data 、CAD 、msh 和turbo 等。
2.2.3 GAMBIT 几何通用操作GAMBIT 的几何类型包含顶点、边、面和几何体。
这些几何类型都可以进行移动、复制、镜像、旋转、连接、拆分、删除和信息统计等通用操作。
熟悉了这些通用操作，可以方便而快速地由简单几何体创建复杂几何体。
1．移动与复制用户在创建图元之后，可利用移动和复制的操作对所有几何实体进行操作，可以进行平移、旋转、反射和缩放的操作，也可以对实体重新定位或者定向生成体积的副本，如表2-4所示。
单击 ，即可弹出如图2-30所示的设置面板，用户在移动或者复制实体时，按照如下步骤进行操作即可完成对点、线、面和体的相应操作。
（1）选取所需移动的图元（Pick 加亮部分对应选项）。
（2）选取图中Operations 四个选项中的某一项以进行移动或复制。
Gambit使用汇总
第一步：生成几何模型（可用CAD）
第二步：划分网格
第三步：指定边界类型和区域类型
第四步：导出网格文件
首先在autocad中绘制图形，然后将其进行变为面域，最后输出为sat文件，导入Gambit中。
具体操作：
1.绘制图形
2. 输入region命令或找到‘面域’图标点击
3.选择要转化为面域的图形，点击右键
4.文件-输出-文件类型.sat
5.回到autocad中，将要输出的对象重新选择，点击右键
完成此5步，便可以输出sat文件了，特别是第5步最容易忽略，一定要切记。
6.打开gambit，选择import-ACIS,选择已经导出的.sat文件即可。
常用快捷键：
左键单击，拖动指针指向某一方向，旋转模型；
中键单击，拖动指针指向某一方向，平移模型；
右键单击，拖动指针向竖直方向移动，缩小放大模型；
右键单击，拖动指针向水平方向移动，模型绕图形窗口中心旋转；
Control+鼠标左键，指针对角移动选择一个区域，该区域模型成比例放大；生成几何结构区域选择,按住右键不动，点击左键。
GAMBIT使用说明
GAMBIT使用说明GAMBIT是使用FLUENT进行计算的第一个步骤。
在GAMBIT 中我们将完成对计算模型的基本定义和初始化，并输出初始化结果供FLUENT的计算需要。
以下是使用GAMBIT的基本步骤。
1．1定义模型的基本几何形状如左图所示的按钮就是用于构造模型的基本几何形状的。
当按下这个按钮时，将出现如下5个按钮，它们分别是用以定义点、线、面、体的几何形状的。
值得注意的是我们定义这些基本的几何元素的一般是依照以下的顺序：点——线（两点确定一线）——面（3线以上确定一面）——体（3面以上确定体）对各种几何元素的操作基本方式是：首先选中所要进行的操作，再定义完成操作所要的其他元素，作后点“APPLY”按钮完成操作。
以下不一一重复。
下面我们分别介绍各个几何元素的确定方法：1．1．1点的操作对点的操作在按下点操作按钮后进行（其他几何元素的操作也是这样）。
点有以下几种主要操作定义点的位置按钮，按下后出现下面对话框Coordinate Sys.：用以选择已有坐标系中进行当前操作的坐标系T ype：可以选择3种相对坐标系为当前坐标系：笛卡儿坐标、柱坐标、球坐标。
以下通过在Global 中直接输入点的x、y、z值定义点，注意这里的坐标值是绝对坐标值，而Local中输入的是相对坐标值，一般我们使用绝对坐标值。
Label:为所定义的点命名。
在完成以上定义后就可以通过进行这个点的定义，同时屏幕左半部的绘图区中将出现被定义的点。
用关闭此对话框。
查看所有点的几何参数按钮（在以后的操作中也可以查看其他元素的几何参数）在Vertices栏中选择被查询的点，有两种选择方式（其他几何元素的选择与此类似）：①按住shift键的同时用鼠标左键取点②点按钮，选择查询点选择后进行“APPLY”完成操作，可在屏幕左下角Transcript框中看查询结果。
1．1．2线的操作线操作按钮下面介绍主要的几种线操作定义直线按钮定义直线的前提是有两个点，两点确定一条直线。
08_GAMBIT建模
Main Menu barGraphics/Windows controlOperation toolpadCommand line Description windowOperation 工具栏用户可以通过Move/Copy窗口移动或复制实体Move/Copy窗口Move/Copy Volumes,Translate操作示例•当用户移动一个实体时，新定位该实体但是并不改变它相对于参考坐标系的方向。
•要移动实体，用户必须生定如下信息：1)参考坐标系新的位置相对于实体当前位置的移动参数11Move/Copy Volumes, Reflect 操作示例•当用户反射一个实体时，GAMBIT重新定位该实体使得它的顶点到反射平面的距离相等但是在相反一侧。
考点画出的一条线将与实影。
例如，如左图所示进行缩放，它将从参考点投影与该面相关的每个点，包括它的边和顶点。
•必(GlobalCreate VertexConvert VerticesSummarize Vertices 显示顶点摘要信息Create Real Vertex窗口，需点击Geometry/Vertex子工具框当用户在一条边上生成一个顶点时，用户可以指定任意实际的或非实际的边的组合来确定生成顶点所在的交叉点的位置(或最接近位置)。
若指定的两条边在多个位置相交或接近，GAMBIT将在每个交叉点或最接近点生成分离的顶点。
20生成整个圆形边的两种方法：用户必须设定以下参数：连接/分离边FaceConnect FaceDisconnect FaceModify Face ColorModify Face LabelCreate Real Skin Surface FaceCreate Real Parallelogram Face指定作为平行四边形中底边和一条斜边公共端点的一要生成椭圆面，必须指定一下参数：•••VolumeBoolean Operations布尔操作Blend Volumes弄圆和/修整体积边Unite Real VolumesSubtract Real VolumesSubtract Real Volumes命令(如图b)。
Gambit-圆柱体网格画法
最终效果图:
具体的步骤：
1、opteration--geometry-volumn中创建了一个高为100，半径15的圆柱体。
然后在圆柱的底面建立了一个边长为8的正方形，将正方形旋转45度，使正方形的每一个顶点跟底面圆的点对齐。
其实gambit中的圆默认的话只有一个点，但是我们可以通过copy的方法，在圆周上复制出其他的三个点，如图所示，
2、然后将这4个顶点和正方形的四个顶点连成线，将圆周分割为4等分，效果如图所示：
3、然后用这四条线沿Z轴正向的矢量方向扫描出4个面，具体操作如下：
得到的效果图如下：
4、用正方形去分割底面圆，注意选择connected选项；再用刚才形成的四个面去分割那个古钱形的底面，把它分成4部分。
操作如下：
.
………………………………………………………………………………………………
得到的效果如图：
5、下面就是把对应边划分网格，注意正方形每条边对应的圆弧边划分的网格份数是一样的（我这边取的是底面所有的边都分为10等分），得到的效果如图：
6、划分面网格，选择map结构的四边形网格，效果如图：
7、最后划分体网格，按照cooper方式的六面体网格来划分，最终效果如图：。
Gambit使用教程(三维)
2．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）
图7
注意：对于网格的划分，如果要求控制网格的密度，可以遵循从线到面的原则，但是对于多边形区域而言，不能将所有边的网格点都定死，必须有一些边不定义网格。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上的网格，必须在实践中不断的尝试。
注意：由于gambit中只能利用坐标参数进行定位，所以在CAD中创建图形时要注意选好坐标（如起始点为原点坐标）。
图3输入对话框
图4输入图形
（四）完成模型的其他部分
1．如图5所示，完成模型的其他部分，将喷嘴的外流场组成一个面。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（face1），定义网格数为80*50，网格类型为四边形map网格（图6）。
图1414二重新划分几何体由于布尔运算的结果几何体被剖开的部分变成了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须先将这个面重新划分成几个面
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别。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，由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及Autocad等其他的建模辅助工具。
4．创建两个直径6mm，高19mm的圆柱，并将它们分别沿Y方向移动-6，6个单位，沿X方向移动17个单位（见图12）。
图12
5．创建一个直径60mm，高180mm的圆柱，将其沿X轴移动36mm（图13）。
图13
6．利用uion命令，将视图中所有的几何体合成一个几何体volume1。
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面创建无高级应用
面创建有高级应用
面创建 – 旋转边
• 旋转边 (有或无网格 有或无网格) 有或无网格
– 利用一条边，一个角度和一条轴来定义 利用一条边，一个角度和一条轴来定义. – 利用向量来定义轴 利用向量来定义轴. – 源边可以和轴相交. 源边可以和轴相交
轴
轴 起始边
旋转
轴和旋转的方向根据 右手规则来决定
GAMBIT 几何操作
入门
• 目的 目的:
– 为流体问题的流域和热传导的固体区域创建域和生 成网格(为 使用者进行结构分析). 成网格 为FIDAP 使用者进行结构分析 – 通过对原始体的构造和低级命令的作用而完成典型 性操作
• 术语 术语:
低层次命令
高层次命令
空间的一个点. • 顶点 – 空间的一个点 • 边 – 一条曲线， 它至少有一个顶点 (在1个顶点的情况， 一条曲线， 个顶点的情况， 在 个顶点的情况 整个边缘形成一个环形). 整个边缘形成一个环形 • 面 – 一个面 (不一定是平面 至少有一个边缘 (除了球体和 不一定是平面) 不一定是平面 除了球体和 圆环面). 圆环面 • 体 – 一个固定的几何体 可认为是一组密封的连接面 一个固定的几何体,可认为是一组密封的连接面 可认为是一组密封的连接面.
– 如果被选中，将会删除选中的几何体加上 如果被选中， 一些初级命令的几何体. 一些初级命令的几何体
• 这些选择缺省状态是开 这些选择缺省状态是开. • 将会删除选中的几何体加上所有初级命令 的几何体. 不属于其它几何体 不属于其它几何体). 的几何体 (不属于其它几何体
– 如果没有选上 这些低层次的的几何体将 如果没有选上, 会保存下来
• 其它的点创建方法在附录里有列举
– 面上和体上的 – 从文件里读取坐标数据
边创建 – 直线和弧线
• 直线
– 多条边能通过多个点来创建 多条边能通过多个点来创建.
• 弧 • 圆弧
– 三个点确定一条弧 /圆弧 圆弧 – 中心和两个终点 – 半径和 开始/结束角度 (仅限于弧线 仅限于弧线) 开始 结束角度 仅限于弧线
• 为组织管理严密的几何体创建提供的工具 为组织管理严密的几何体创建提供的工具:
– – – – 面创建: 面创建 体创建: 体创建 布尔操作: 布尔操作 分解: 分解 矩形, 椭圆, 等等. 矩形 圆, 椭圆 等等 砖形体, 圆柱体, 球体, 砖形体 圆柱体 球体 等等 . 布尔联合, 布尔减,布尔交 布尔联合 布尔减 布尔交 分裂
1 2 3
1
1
转化 旋转
平面排列
2 3
2 3
2 2 3 3
连通性
• 理解连通性的概念非常重要 理解连通性的概念非常重要. • 为了使流体能够从一个面/体流到另一个面 体,这两个 为了使流体能够从一个面 体流到另一个面/体 这两个 体流到另一个面 实体必须连接在一起 • 正交网格 –两个实体的连接边界上的节点是共享的 两个实体的连接边界上的节点是共享的 • 非正交网格 -节点在接触面上不共享 节点在接触面上不共享. 节点在接触面上不共享
通过凸起的非共面边 的实面创建
有公差范围的实平面，从非共平面的边中创建 (公差自动计算并显示在副本窗口内)
高级应用
• 高级应用技术允许基于已有的几何 体或网格构造新的、实几何体. 体或网格构造新的、实几何体 • 利用已有的面、边或点作向导会产 利用已有的面、 生质量更好的面. 生质量更好的面 • 虚-到-实转换可能会用到已有的三 到 实转换可能会用到已有的三 角形表面网格， 角形表面网格，如在一些不规则形 状如单个的圆环面上的网格. 状如单个的圆环面上的网格
入门
• 撤消 重做: 撤消/重做 重做
– 默认撤消 步. 默认撤消10步
• 应用于所有几何体，网格和分区制命令 应用于所有几何体，网格和分区制命令. • 滚动鼠标到任何按钮上都可提供对该命令的描述. 这也应 滚动鼠标到任何按钮上都可提供对该命令的描述 重做按钮. 用于撤消/重做按钮 用于撤消/重做按钮. • 撤消 重做的步数控制使用变量 撤消/重做的步数控制使用变量 global.undo.LEVEL
点创建
• 通常使用点创建方法 通常使用点创建方法:
– 利用坐标系 (笛卡尔 圆柱 球体 笛卡尔, 笛卡尔 圆柱, 球体) – 利用边 (假如目的是分离边 边分离工具将会代替它 假如目的是分离边, 假如目的是分离边 边分离工具将会代替它). – 处于两个边的交点
• 产生的点和两条边都没有连接
– 边/面/体的质心 面 体的质心 – 一条边上的投影
•
在网格上创建顶点 (只有在简单的几何体上推荐使 只有在简单的几何体上推荐使 用)
•
显示标尺
移动/复制 基本操作 – 移动 复制
对所有几何实体移动/复制可用 对所有几何实体移动 复制可用. 复制可用
• 转化、 转化、平移 • 旋转
∆x, ∆y, ∆z
•
映射
向量
•
缩放
平面垂直于向量
选择: 选择
仅移动工具) 移动相连的几何体 (仅移动工具 仅移动工具 复制网格和/或区域类型 连接的或不相连的） 或区域类型（ 复制网格和 或区域类型（连接的或不相连的）
• 利用删除边 面/体来分离面和边 利用删除边/面 体来分离面和边 体来分离面和边.
• 一个实体如果它是从高层次命令实体引 用过来的，就不能被删除. 用过来的，就不能被删除
– 一个点属于一条边 一条边 一个点属于一条边, 属于一个面，等等. 属于一个面，等等
基本操作 – 混合
• 总结 疑问/和计算 总结/疑问 和计算 疑问
入门
• 实体颜色 • 实体着色
– 顶点和边根据相连的最高级别实体进行着色 顶点和边根据相连的最高级别实体进行着色. – 色彩规划: 色彩规划
• • • • 顶点: 顶点 边: 面: 体: 白 黄 蓝 绿
• 颜色的连通性
– 点和边根据它们相连的边和面的数目进行着色
• • • • 白: 橙: 蓝: 紫: 没有和父体相连 和一个父体相连 和两个父体相连 和三个或三个以上父体相连
– 椭圆弧 – 圆锥弧 – 倒角弧 – 从点创建边界 (NURBS) – 在一个面上投影边
• 其他工具的详细内容可以在附录上找到 其他工具的详细内容可以在附录上找到.
面创建 – Wireframe
• Wireframe
能创建实面和虚面 所有的边必须连接成一个闭环. 所有的边必须连接成一个闭环 边的数目和选择顺序并不重要. 边的数目和选择顺序并不重要 如果所有的边总是共面的， 如果所有的边总是共面的，那么面的 创建总是成功的. 创建总是成功的 – 对于非共面的边 对于非共面的边: – – – –
Байду номын сангаас
起始边
面创建– 面创建 扫描边
• 扫描边 有或无网格) 扫描边(有或无网格 有或无网格
– 刚性 –边沿着扫描路径被移动，边在 边沿着扫描路径被移动， 边沿着扫描路径被移动 整个扫描过程中保持定位作用. 整个扫描过程中保持定位作用 – 垂直 –边定位绕路径旋转 边定位绕路径旋转. 边定位绕路径旋转
• 草绘和扭曲选项
几何造型
几何造型
• GAMBIT利用 利用ACIS造型功能 造型功能. 利用 造型功能 • 为基础的几何体创建提供工具 为基础的几何体创建提供工具:
– – – – 点创建: 点创建 边创建 : 面创建 : 体创建 : 从坐标系, 网格断裂处, 等等. 从坐标系 网格断裂处 等等 直线, 点扫描/旋转 曲线, 椭圆, 样条曲线, 等等. 旋转, 直线 点扫描 旋转 曲线 椭圆 样条曲线 等等 Wireframe, 边扫描 旋转 等等 边扫描/旋转 等等. 旋转, Wireframe, 面扫描/旋转, 面连接, 等等. 面扫描/旋转 面连接, 等等. 旋转,
• 如果这些边形成一个凸起的形状，一 如果这些边形成一个凸起的形状， 个实面将被创建成. 个实面将被创建成 • 如果这些边接近共面，在指定的公差 如果这些边接近共面， 范围内，也能创建一个平面. 范围内，也能创建一个平面
创建实面 通过 wireframe 6 条共面的边 实面或虚面
面创建 – Wireframe
坐标系
• 创建坐标系. 笛卡尔坐标系, 圆柱体坐标系, 创建坐标系 笛卡尔坐标系 圆柱体坐标系 和球形 坐标系， 角度或顶点， 坐标系，可能需要有一定的倾斜角 /角度或顶点， 角度或顶点 用于位置定位. 用于位置定位
•
修改用户坐标系. 修改用户坐标系
•
激活坐标系. 激活坐标系 所选择的坐标系将被用于所有窗体面 板.
– 小心不要创建退化的面
• 扫描路径启动的切向量平行于边的切 向量
路径
边
垂直, 垂直 草绘 = 0 垂直, 垂直 草绘 = 0, ± 30 垂直, 垂直 扭曲 = 120
基本操作 – 排列
• 排列工具联合一个平移命令和两个旋转命令组 成一个工具. 成一个工具 • 可以对任何的几何实体进行操作 可以对任何的几何实体进行操作. • 可以利用顶点的开始和结束位置来移动目标 可以利用顶点的开始和结束位置来移动目标. • 排列方法将随着利用点的对数增加而增加 • 包括相连的几何体 Plane alignment
– 点坐标系的总结，低级拓扑，网格信息，要素，节点标志，等等. 点坐标系的总结，低级拓扑，网格信息，要素，节点标志，等等 – 检查 ACIS 几何体的正确性 – 疑问: 把几何模型和目标名称联系起来是很有用的 疑问 – 获得总的实体数目
• 修改颜色 标志 修改颜色/标志
– 修改实体颜色 – 改变实体标签
– 左键单击执行可见的按钮操作 左键单击执行可见的按钮操作. – 右键单击选择撤消/重做 右键单击选择撤消 重做. 重做
实体, 虚体, 实体 虚体 有小面的几何体