三种网格生成程序生成结构网格的比较--gambit篇
第三章 GAMBIT网格划分基础-1
3.1.4 生成体网格 对于三维流动问题，必须生成三维实体网格。Gambit 提 供五种体网格的生成方法。 1、映射网格
对于六面体结构，可以使用映射网格方法直接生成六面体网格。
对于较为复杂的几何形体，必须在划分网格前将其分割为若干个 六面体结构。
2、子映射网格
Gambit 软件的子映射网格划分技术同样适用于体网格。也就是
视图和视图控制面板
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 的坐标轴由视图控制面板来决定。图3.2.2 显 示的是视图控制面板。 视图控制面板中的命令可分为两个部分，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，视图控制面板中下方十个命令才会 作用于该视图。
3、自由网格
对于拓扑形状较为复杂的面，可以生成自由网格，用户可以选择
合适的网格类型(三角形或四边)。
3.1.3 边界层网格 CFD 计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘 性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场 参数的变化梯度大体一致。 对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以 指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。 对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而 可以划分出高质量的贴体网格。而其它通用的CAE 前处 理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分 析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难 以满足CFD 计算要求，而Gambit 软件解决了这个特殊要 求。
第三章 GAMBIT网格划分基础
曹双华 主讲 07/04
结构网格和非结构网格的区别
结构网格就是在一定区域内的网格点可以用统一 的编号，比如三维的网格点可以用连续i，j，k唯 一标志并且可以表达相互之间的位置关系，比较 节约存储空间，利于编程计算，但对复杂流场的 适应性较差。 非结构网格一般是每个单独的网格单元都有独立 的编号，并且最后要附加一个全场的总编号来确 定每个单独网格之间的关系，占用的存储空间较 大，编程比较麻烦，但是对复杂流场的适应性较 好。
gambit网格类型
gambit网格划分基本类型：（一）Mesh Face ：面划分Element :Quad:四边形网格Tri：三角形网格Quad/Tri：四边形和三角形网格混合Type :1、map：建立规则的四边形结构性网格2、submap：将不规则的区域划分为几个规则的区域3、pave：非结构性网格4、Tri Primitive:将一个三角形区域划分为三个四边形区域，并同时划分为四边形网格5、Wedge Primitive:将一个楔形的尖端划分为三角形网格，沿着楔形向外辐射，划分为四边形网格（二）Mesh Volume：体划分Element :Hex:六面体网格Hex/Wedge：以六面体为主，在适当的位置包括楔形网格Tet/Hybrid:以四面体为主，在适当的位置上包括六面体、锥形和楔形网格Type :1、map：建立规则的结构化六面体网格2、submap：将不可结构化划分的体积进行分割，再建立map网格3、tet primitive：将四面体分成多个六面体，再对各区域建立map网格4、cooper：通过源面对整个体进行网格样式的扫描,适用于逻辑圆柱体5、stairstep：建立规则六面体网格和相应的微小体积来近似原来的几何体形状，椭圆体。
6、tgrid：将网格指定为四面体元素，但是在适当处可能包括六面体、金字塔形和楔形网格划分方法：（一）MESH FACE FORM1、Map Scheme:4*End+N*Side（1）Periodic(周期性) map Scheme: N*Side，针对圆柱面（2）Face（面）Mapple操作方法：(1)打开“Face Vertex form”对话框，选择用圆圈标注的点，将其修改为“S”类型；然后，打开“Mesh Face Form”对话框，划分网格。
或者(2)在“Mesh Face Form”对话框中，直接将schemme(框架)修改为“Map”。
4*End+L*Side+M*End+Corner+N*2*End+Reverse2、Submap:()()修改方法同2：“E ”改成“S ”。
用Gambit给弯管画结构化网格-教程
实例90度弯管内流体的流动分析本实例通过对简单三维弯管内流体流动的分析，介绍运用FLUENT进行数值仿真计算的基步骤。
一、实例概述在实际输水、输油过程中经常会遇到弯管管路。
如图1.1为水平放置的90度水平弯管，空气从左侧进入，从右侧出去，空气的入口流速为0.01m/s。
下面我们就用FLUENT来进行管内流场的模拟。
图1.1 弯管基本尺寸二、模型的建立1.双击GAMBIT的桌面快捷方式，弹出GAMBIT启动对话框，单击run按钮，即启动了GAMBIT。
图1.2 GAMBIT启动对话框2.单击，在Creat Real Circular Face面板的Radius对话框中输入10，在Plan面板中选择YZ，单击Apply得到如下图1.4所示的圆面。
图1.3 圆的绘制图1.4 在YZ平面上的圆3. 单击右击，在Sweep face 中选择face.1，在Path选项中选择Vector，在单击Define按钮，在Vector Definition面板中选择X轴正方向，在大小中选择100，如图1.6所示，然后单击Apply按钮即得到图1.7所示的圆柱体。
图1.5 Sweep face面板图1.6 Vector Definition 面板图1.7 圆柱体4.弯管的建立，需要移动坐标原点。
如下图 1.8所示，单击，建立新的坐标原点。
新的坐标系如图1.9所示。
图1.8 坐标面变换对话框图1.9 新的坐标原点5.弯管的建立，单击，在Face 中选择face2，转动角度为90度，转动轴为Z轴正方向，单击Apply即可。
图1.10弯管的绘制图1.11 弯管图6.采用与上一步建立圆柱体相同的方法建立另支直管，通过拉伸弯管的面来得到另一个直管，从而得到三维的弯管模型，如图1.12所示。
图1.12 弯管物理模型三、网格的画分1.激活另一个坐标系。
选择c-sys.1。
图2.1 激活坐标面板图2.2 选择坐标2.在入口面上进行网格画分。
Gambit基础教程
第二章前处理软件-Gambit网格划分基础第一节网格生成技术网格生成是CFD计算的一个关键步骤，当物体外形复杂程度较大时，网格生成技术将起到至关重要的作用。
网格可分为两大类：结构网格和非结构网格。
一、结构网格生成技术过去普遍采用的是结构网格。
所谓结构网格就是网格拓扑相当于矩形域内均匀网格的网格。
为了便于处理物面边界条件，常要求结构网格具有贴体性质，即通过坐标变换，使物体的几何边界成为坐标面（线）。
现有的结构网格的生成方法基本上可分为以下四大类：1、代数生成方法。
其特点是根据边界上规定的网格点位置（或者附加一些参考点位置），用插值方法确定所有其它网格点的位置。
它具有简便灵活、计算速度快的突出优点，但对复杂的几何形状往往难以找到合适的插值函数。
2、保角变换方法。
它能生成完全正交的贴体网格，计算机时也少，但局限于二维情况，且对物体形状往往有很大限制。
3、偏微分方程方法。
其特点是通过求解偏微分方程的边值问题来确定区域内网格点分布。
它具有较大的适应性，且生成的网格质量很好，特别是椭圆型方程生成的网格通常是光滑和均匀变化的，同时调和函数的极值性质保证了网格生成时物理空间和计算空间之间的一一对应关系，但网格较密时，一般需要较长的计算时间。
4、变分原理方法。
在这类方法中，将生成网格所希望满足的要求表示成某个目标函数（泛函）取极值。
这种方法常用于生成自适应网格，因为可以比较方便地将自适应网格的要求用某个变分原理来表示，然后再导出和该变分原理相应的偏微分方程，即Euler 方程。
采用结构网格总的优点是可以方便准确地处理边界条件，计算精度高，并且可以采用许多高效隐式算法和多重网格法，计算效率也较高。
缺点是对复杂外形的网格生成较难，甚至难以实现；即使生成多块结构网格，块与块之间的界面处理又十分复杂，因而在使用上受到限制。
二、非结构网格生成技术为了灵活方便地数值模拟绕复杂外形的流动，在20世纪80年代末人们提出了采用非结构网格的技术手段，现已成为研究的热点之一。
gambit-提高圆柱体网格质量的画法总结
最近一直在学习圆柱体的网格的画法，虽然圆柱体看起来很简单，但要划分高质量的网格确不容易。
这里总结的是网上高手们分享的一些画法，集中起来，便于大家一起学习。
方法一：用Gambit创建一个高200，半径为100的圆柱，取顶面圆的边进行网格划分，设取点数量internal count 为40，然后选择体网格划分，其中elements选HEX/Wedeg，type 选cooper,其余保持默认。
优点：简单，网格质量比用四面体网格质量好多了。
缺点：中间网格质量较差，且侧面网格长度不易控制。
方法二[1]：创建网格，并将圆柱从圆中间split成两个半圆柱体。
顶面圆网格点的划分参照方法一，然后画选取一侧边进行网格划分，并设侧边internal count为20。
然后进行体网格划分，保持默认，划分网格。
这种网格的网格质量较上一种较好，中间网格质量得到了较大改善。
方法三[1]：辐射式网格画法。
这种网格在圆面呈从圆心到四周辐射开去的形状。
创建圆柱，并将圆柱split成3/4个圆柱和1/4圆柱。
点击mesh-face，然后再点击第一行第四个按钮，再在face栏中选中1/4的圆面，Type选择trielement，vertices选中该面的圆心，然后点击apply。
做完这步后在按照同样方法处理3/4的圆面。
然后先对边进行网格划分，半径的edges的internal count设为10,1/4圆弧设为10,3/4圆弧设为30，再对面进行网格划分，画图如下，最后进行体的划分。
这类网格优点在外围网格质量非常高，但在中间部分网格则很差。
方法四[2]：这种方法采用的是map类型进行划分。
先建立圆柱，然后将圆柱的圆环面split 成四个面，如下图所示。
点击mesh-face，再选择第一行第四个按钮，face选择顶面圆，type 选择end，vertices则将面上的四个点全选，点击apply。
同样，再选择地面圆，type选择end，vertices将地面的四个点全选，点击apply。
gambit做网格的简单介绍
gambit做网格的简单介绍Gambit中网格的子选项需要注意的是：上面的网格类型子选项在你选定网格类型后未必都可以实现，也即未必与你选定的网格类型可以组合，这是你可以尝试找到最适合你需要的子选项和类型。
图1 submap 图2 paveQuad-Map Meshing SchemeOption DescriptionMap Creates a regular, structured grid of mesh elements（建立规则，结构化的网格元素）Submap Divides an unmappable face into mappable regions and creates structured grids of mesh elements in each region （该区域不能做结构化网格，使用该种格式，先会自动对该区域分区，然后在不同的区域用结构化的网格。
）见下图1 Pave Creates an unstructured grid of mesh elements（建立非结构化的网格元素）见下图2Tri Primitive Divides a three-sided face into threequadrilateralregions and creates a mapped mesh in each region（主要针对三边的情况，若为多条边，则无法使用次方法）Wedge Primitive Creates triangular elements at the tip of a wedge-shaped face and creates a radial mesh outward from the tip（四边形网格不存在该选项，只有与tri混合时才会有该选项）如上图所示，一般情况下，对一个四边形区域进行quad-map划分，但是，并不是所有的四边形都符合这类划分，想要quad-map划分，必须满足下面两点：节点类型（上面的图中，就是四个角点的类型）对应边(eadg)的插值点的数目是否相等，只有相等才可以划分成quad格式Quad-map应用的节点类型的详细介绍：一般情况下，只有多边形组成一个逻辑矩形时，才可以划分为quad-map网格。
Gambit知识点
一、网格形状考虑到FLUENT使用的是有限体积法，因而不同类型网格有不同的优势[1]。
对于三维问题，六面体网格更容易实现壁面处的正交性原则，因而计算精度较高，速度快，但是对型面逼近较差。
四面体网格的优点在于能够容易地生成网格，逼近壁面程度高，但是计算精度不高，且生成网格数量太大，因而计算量较大。
对于二维的三角形与四边形网格也有类似的结果。
二、结构化与非结构化网格1．结构化网格从严格意义上讲，结构化网格是指网格区域内所有的内部点都具有相同的毗邻单元。
结构化网格是正交的处理点的连线，也就意味着每个点都具有相同的毗邻单元。
结构化网格是正交的处理点的连线，也就意味着每个点都具有相同数目的邻点。
结构化网格有很多优点。
●它可以很容易地实现区域的边界拟合，适用流体和表面应力集中等方面的计算。
●网格生成的速度快。
●网格生成的质量好。
●数据结构简单。
●对曲面或空间的拟合大多数采用参数化或样条插值的方法得到，区域光滑，与实际的模型更容易接近。
结构化网格典型的缺点是适用的范围比较窄，有其随着近几年计算机和数值方法的快速发展，人们对求解区域的复杂性的要求越来越高。
在这种情况下，结构化网格生成技术就显得力不从心了。
结构化网格的生成技术主要包括代数网格生成方法，主要应用参数化和插值的方法，对处理简单的求解区域十分有效，而PDE网格生成方法主要用于空间曲面网格的生成。
2．非结构化网格同结构化网格的定义相对应，非结构化网格是指网格区域内的内部点不具有相同的毗邻单元，即与网格剖分区域内部的不同内部点相连的网格数目不同。
对于非结构网格来说，也就是不规则的连接，每个点周围的点的数目是不同的。
对于FLUENT来说。
O型网格，具有零厚度壁面的网格，C型网格，块结构网格以及非结构的三角形、四边形与四面体、六面体网格都可以被接受。
三、Gambit划分实体网格①划分面网格Gambit软件对于面网格的划分提供了3种网格组成元素类型（Elements），即四边形（Quad）、三角形（Tri）和四边形/三角形（Quad/Tri）混合划分。
Gambit网格划分的一点技巧(二)---分块网格
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。
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） →
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（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。
1
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）。
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目前，业界流行的网格生成程序有很多，比如gambit，pointwise（gridgen），icem，hypermesh，truegrid等等。
每款软件的侧重点都不一样：gambit界面简单，上手容易，划分非结构网格迅速，但是对于导入的实体有很大的局限性，并且对于结构网格的生成能力比较弱；pointwise 前处理强大，划分网格的脉络清晰，擅长结构网格的划分；icem的分块思想先进，对于外形相似的几何体来说能减`icem生成结构网格的优缺点。
本文主要介绍了在gambit中生成T形管结构网格的具体操作过程。
1.几何外形如下图所示：
1.导入实体
2.选中所示边，按图示参数分割（split）
3.重复以上操作，将其分割为4段，参数如下图所示
注意：最后一个图的参数U valiue应该是0.625
4.将点投影到端面上。
选中分割出来的第一个点，如图所示：
选中端面的线，如图所示：
按“apply“，将点投影到该边上。
5.将其余三个点投影到端面的线上，如图所示：
6.连接生成线，如图所示
7.用线分割体。
选中体，如图所示：
然后选择刚刚生成的第一个边：
点击”apply”确认分割。
8.用刚刚生成的剩下的三条边依次分割体，结果如图所示：
9.连接边，选择如图示的两条边进行连接：
10.选择如图示的四条边，生成一个面
11.用这个面将体分割（split）
12.选择如图的四条边，布置节点，节点数为20：
13.选择该面，生成面网格
14.选择如图所示两个边，布置节点，节点数为20.
15.选择如图所示边，布置节点：
16.选择一个端面，生成结构网格
17.选择大圆柱的所有侧面，生成结构网格
结果如图：
18.选择刚刚划分面网格的体，生成体网格，类型选择为cooper
19.选择另外一个体，生成体网格，类型为cooper
最终效果如图：
以上某些操作步骤顺序可以颠倒。
另外，很多操作（比如说切割面，切割体等等）能够通过不同的途径实现，本文的操作并不唯一，本文的主要目的就是介绍在gambit中生成结构网格需要的分区思路，具体操作可以根据个人喜好通过不同途径来实现。