GAMBIT建模教程-3_模型的网格划分

### GAMBIT建模教程知识点详解：模型的网格划分 #### 一、引言 GAMBIT是一款广泛应用于工程分析领域的专业软件，它主要用于构建复杂的三维几何模型，并对其进行网格划分，以便进行进一步的数值模拟和计算。本文档主要针对GAMBIT的网格划分功能进行了详细介绍，适合初学者学习和参考。 #### 二、模型网格划分基础概念 模型的网格划分是通过将几何模型离散化为一系列小单元来实现的。这些小单元可以是线性的或非线性的，二维的或三维的，如三角形、四边形、四面体或多面体等。网格的质量直接影响到数值计算的准确性和效率。 #### 三、Mesh子工具框及其命令 当用户点击Operation工具框中的**Mesh**命令按钮时，GAMBIT会打开一个名为**Mesh**的子工具框。该子工具框包含了多个命令按钮，这些命令按钮可以帮助用户完成各种网格划分任务，包括边界层、边、面、体积和组的网格划分操作。下面将分别介绍这些命令按钮及其功能： - **BoundaryLayer（边界层）**：用于定义紧邻边或面的区域内的网格密度，以更好地捕捉边界效应。 - **Edge（边）**：对模型中的边进行网格划分。 - **Face（面）**：对模型中的面进行网格划分。 - **Volume（体积）**：对模型中的体积进行网格划分。 - **Group（组）**：对已有的网格元素进行分组管理。 #### 四、边界层网格划分详解 ##### 4.1 概述 边界层是在与边或面紧密相邻的区域中定义的一系列网格，用于控制网格密度。通过调整边界层的参数，可以在特定区域提高网格的密度，从而更好地模拟局部现象，如流体流动中的边界层效应。 ##### 4.2 一般参数设定 为了定义一个边界层，用户需要指定以下几个参数： - **附着实体**：边界层附着的边或面。 - **方向实体**：用于确定边界层方向的面或体积。 - **第一列网格单元的高度**：定义边界层最靠近附着边的第一列网格的高度。 - **扩大因子**：确定每列网格单元高度增加的比例。 - **总列数**：定义边界层的总厚度，即包含多少列网格单元。 此外，用户还可以选择生成过渡边界层，这意味着边界层网格节点的类型会随着每一列的变化而变化。如果选择生成过渡边界层，则还需要额外设定边界层过渡类型和过渡列数。 ##### 4.3 命令按钮功能说明 - **CreateBoundaryLayer**：用于创建边界层。用户需要指定附着实体、方向实体、第一列网格单元的高度、扩大因子以及总列数。 - **ModifyBoundaryLayer**：修改现有的边界层定义，例如调整参数。 - **ModifyBoundaryLayer Label**：更改边界层的标签名称。 - **Summarize Boundary Layers**：在图形窗口中显示所有现有边界层的概览。 - **DeleteBoundaryLayers**：删除一个或多个边界层。 ##### 4.4 边界层的尺寸与内部连续性 - **尺寸特征**：包括边界层列数、第一列高度等参数，用于控制边界层的整体尺寸。 - **内部连续性**：当边界层附着于作为某一体积一部分的面时，GAMBIT会在所有相邻面上印记边界层。用户可以通过设置**Internal continuity**选项来控制印记的方式以及搭结区域的网格类型。 #### 五、案例分析 以流体流过管内为例，假设有一个圆柱代表管道，其内部充满流动的流体。由于流体在管道壁面附近的流速通常会有较大的梯度变化，而在管道中心则变化较小，因此可以通过在管道壁面处添加一个边界层来增加该区域的网格密度，而在管道中心减少网格密度。这样既能保证足够精确地描述边界效应，又不会过分增加整个模型的复杂度。 #### 六、总结 本文档详细介绍了GAMBIT中网格划分的相关知识点，特别是边界层的定义、参数设定及其重要性。通过合理的网格划分，可以显著提高数值模拟的准确性，减少计算资源的消耗。对于初学者来说，理解并熟练掌握这些基础知识是非常重要的。希望本文档能为您的学习之路提供帮助。