dfcf

.

精品

第一章Fluent软件的介绍

fluent软件的组成：

软件功能介绍：

GAMBIT专用的CFD前置处理器(几何/网格生成)

Fluent4.5基于结构化网格的通用CFD求解器

Fluent6.0基于非结构化网格的通用CFD求解器

Fidap基于有限元方法的通用CFD求解器

Polyflow针对粘弹性流动的专用CFD求解器

Mixsim针对搅拌混合问题的专用CFD软件

Icepak专用的热控分析CFD软件

前

处

理

gambit

软

件

Fluent6.0

Fluent5.5&4.5

Fidap

Polyflow

Mixsim

Icepack

通

用

软

件

专

用

软

件

.

精品

软件安装步骤：

step1:首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，

提问设定密码等，可忽略或随便填写。

step2:点击gambit文件夹的，按步骤安装；

step3:FLUENT和GAMBIT需要把相应文件拷贝到/licen目录下；

step4：安装完之后，把x:命令符拖到桌面（x为安装

的盘符）；

step5:点击fluent源文件夹的，按步骤安装；

step6:从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。

注：安装可能出现的几个问题：

1.出错信息“unablefind/"，第三步没执行；

在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作

文件时，进入x:inntx86，把*.lok文件删除即可；

3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分

区建一个目录，如d:urs

a）win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件

修改本地路径为d:urs，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；

b）xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷

方式－起始位置加入D:urs,重起检查。

几种主要文件形式：

jou文件-日志文档，可以编辑运行；

dbs文件-gambit工作文件；

msh文件-从gambit输出得网格文件；

cas文件-经fluent定义后的文件；

dat文件-经fluent计算数据结果文件。

第二章专用的CFD前置处理器——Gambit

GAMBIT软件是面向CFD的前处理器软件，它包含全面的几何建模能力和功能强大的

网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。GAMBIT可以生

成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的网格。Gambit软件将

功能强大的几何建模能力和灵活易用的网格生成技术集成在一起。使用Gambit软件，将大

大减小CFD应用过程中，建立几何模型和流场和划分网格所需要的时间。用户可以直接使

用Gambit软件建立复杂的实体模型，也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。

Gambit软件高度自动化，所生成的网格可以是非结构化的，也可以是多种类型组成的混合

网格。

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一.Gambit图形用户界面：

GUI用户界面

Gambit的命令面板

几何造型

网格划分

定义边界条件及属性

工具栏

.

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二.GAMBIT的几何造型:

Gambit软件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立几何模型。另外，Gambit软

件在读入其它CAD/CAE网格数据时，可以自动完成几何清理(即清除重合的点、线、面)和进

行几何修正。

1生成点

通过直接输入坐标值来建立几何点，输入坐标时即可以使用笛卡尔坐标系，也可以使

用柱坐标系。或者在一条曲线上生成点，将来可以用这点断开曲线。

2

面的生成

通过三点一张平行四边形的平面。

通过空间的点生成一张曲面。

通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。

通过两组曲线生成一张曲面

通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。

通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。

根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。

3面的生成

通过三点一张平行四边形的平面。

通过空间的点生成一张曲面。

通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。

通过两组曲线生成一张曲面

通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。

.

精品

通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。

根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。

3生成几何实体

Gambit软件中，可以直接生成块体柱体、锥体、圆环体、金字塔体等。然后再通过实

体间的布尔运算得到较为复杂的实体。

把现有曲面缝合为一个实体。

把一个断面图绕一个轴旋转生成回转体。

沿给定的路径扫掠一个断面，得到一个扫掠

体。

三.GAMBIT的通用功能

1布尔运算

Unite

取两个面或两个的体的并集作为一个新的面

和实体

Subtract

从一个面或体上减去一个面或体得到一个新

的面或体。

Interct

取两个面或体的交集为新的面或实体。

2移动和拷贝

move/copy

将所选择的几何移动或拷贝到新位置。共有四

种方式：Translate(平移)、Scale(比例)、

Reflect(镜像)、Rotate(旋转)

3分裂与合并

split可以用一个面把另一个面分裂为两个面。也可

.

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以用一个体把另一个体分裂为两个体。

Merge

把两个面合并为一个面，或把两个体合并为一

个体。

.

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4连接与解除连接

Connect把完全重合的点、线、面合并。当处于Connect状态时，相邻几何网格连续；

Disconnrct解除这种连接。当处于Disconnrct状态时，允许相邻几何划分出不连续的网格。

FLUENT5允许使用不连续的网格。

5Undo和删除

撤销上一条命令，在GAMBIT中UNDO没有

级数限制。

删除相应的对象，如点、线、面、体、网格。

四.网格生成

Gambit软件提供了功能强大、灵活易用的网格划分工具，可以划分出满足CFD特殊需要的

网格。

1生成线网格

在线上生成网格，作为将在面上划分网格的网格种子，允许用户详细的控制在线上节点的

分布规律，Gambit提供了满足CFD计算特殊需要的五种预定义的节点分布规律。

2生成面网格

对于平面及轴对称流动问题，只需要生成面网格。对于三维问题，也可以先划分面网格，作

为进一步划分体网格的网格的网格种子。

Gambit根据几何形状及CFD计算的需要提供了三种不同的网格划分方法:

①映射方法

映射网格划分技术是一种传统的网格划分技术，它仅适合于逻辑形状为四边形或三角

形的面，它允许用户详细控制网格的生成。在几何形状不太复杂的情况下，可以生成高质

量的结构化网格。

②子映射方法

.

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为了提高结构化网格生成效率，Gambit软件使用子映射网格划分技术。也就是说，当用

户提供的几何外形过于复杂，子影射网格划分方法可以自动对几何对象进行再分割，使在原

本不能生成结构化网格的几何实体上划分出结构化网格。子映射网格技术是FLUENT公司独

创的一种新方法，它对几何体的分割只是在网格划分算法里进行，并不真正对用户提供的几

何外形做实际操作。

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。

五.Gambit的可视化网格检查技术和网格输出功能

可以直观的显示网格质量，用户可以浏览单元畸变、扭曲、网格过度、光滑性等质量参

数，可以根据需要细化和优化网格，从而保证CFD的计算网格。用颜色代表网格的质量。

Gambit支持所有的FLUENT求解器，如FLUENT4.5，FLUENT5，NEKTON，POLYFLOW，

FIDAP等求解器。Gambit支持面向图形的边界条件，也就是说，用户可以直接在几何图形

上施加流动的边界条件。不需要在网格上进行操作。

六.CAD/CAE接口

Gambit软件可以直接存取主流的CAD/CAE系统的网格数据并支持标准的数据交换格

式。

软件支持以下CAD软件几何接口：

.

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ACIS：Gambit软件的图形就是基于ACES核心，因而可以支持ACIS各种版本的几何

数据；

Pro/engineerVRML:Gambit可以直接输入PTC公司Pro/engineer软件输出的VRML格式

的数据。

OptegraVisulizer:Gambit可以直接输入PTC公司OptegraVisulizer数据格式；

IDEASFTL:Gambit可以直接输入SDRC公司IDEASFTL格式的数据；

IGES：Gambit软件可以读取IGES几何数据，并在读入时自动清理重复的几何元素；

STL：Gambit软件支持STL格式的数据；

Gambit软件也支持STEP、SET、VDAFS、VDAFS、PARASOLID、CATIA格式的几何数

据。

2CAE接口

Gambit可以直接输入主流CAE软件的网格，而且在输入网格后可以自动反拓出相应的

曲面或几何实体。Gambit可以输入以下软件的网格数据：

ANSYS

NASTRAN

PATRAN

FIDAP

GAMBIT

第三章专用的CFD求解器——fluent

FLUENT6是Fluent公司的旗舰产品，其解算器采用完全的非结构化网格和控制体积法。

作为一个通用求解器，适用于低速不可压流动、跨音速流动乃至可压缩性强的超音速和高超

声速流动等各种复杂的流场。FLUENT丰富的物理模型使得用户能够精确地模拟无粘流、

层流、湍流、化学反应、多相流等其它复杂的流动现象。

Fluent6软件是由Uns和Rampant软件升级而来，Fluent6包含了二者的全部功能，并

且增加了耦合隐式算法。Rampant是Fluent公司和NASA合作开发的专用于高可压缩流动问

题的CFD软件。

.

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FLUENT6.0是专用的CFD软件，用来模拟从不可压流到中等程度可压流乃至高度可压

流范围内的复杂流场。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而Fluent6.0

能达到最佳的收敛精度。灵活的非结构化网格和基于求解精度的自适应网格及成熟的物理模

型，使FLUENT6.0在层流、转捩和湍流、传热、化学反应、多相流等领域取得了显著成效。

1基本功能

二维平面流动，二维轴对称流动，和三维流动

定常或非定常流动分析

亚声速、跨声速、超声速和高超声速流动

层流、转捩和湍流

牛顿流或非牛顿流

传热，包括自然对流、强迫对流和混合对流，固体/流体耦合传热，辐射和运动固体的热

传导

化学组分的混合和化学反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型

自由表面和多相流（包括气-液、气-固和液-固）

离散相（粒子/液滴/气泡）的拉格朗日轨迹计算，包括与连续相的耦合

融熔/凝固的相变模型

多孔介质模型，具有各向异性的渗透性、惯性阻尼、固体热传导和多孔表面的压力跳跃条

件

风扇、泵、辐射器和热交换器等的集总参数模型

惯性或非惯性坐标系

多种参考系和滑动网格

应用于转子静子干扰、扭矩变换器及透平机的混合面模型

热量、质量、动量和化学组分的体积源项

介质特性数据库

2网格性能

四边形、三角形、六面体、四面体、棱形、金字塔形网格

允许非保形（不连续）的网格界面重叠

接受以下软件产生的网格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、

PATRAN、NASTRAN、ANSYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它软件

.

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动态、自适应网格技术有：

三角形和四面体网格保形适应

悬挂节点适应和所有类型网格的嵌套

用户指定区域的网格细化和采用求解变量、导出变量（例如Y+，离壁距离）和用户自定

义物理量的自适应网格细化

细化网格后流场变量自动插值

网格粗化

网格光顺及改进工具

网格处理功能（比例缩放、平移、合并、分裂）

混合网格生成

3数值方法

FLUENT6.0提供了三种求解方法。FLUENT6.0中的求解器有以下特征：

¨完全非结构化网格的有限体积法

适用于所有速度范围

动态内存分配

单、双精度运算

4非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4.2的发展）

基于压力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO

多种离散格式，包括一阶迎风格式、幂次律格式、二阶迎风格式和QUICK格式

一阶和二阶隐式时间离散格式

包括PRESTO线性插值、二次插值和体积力加权插值的压力插值格式

体积力隐式处理

采用V形、W形、F形和拐折循环求解线性代数多重网格方程，高斯-赛德尔松弛法

5耦合求解方法（RAMPANT4.2的发展）

¨不可压和混合区域流动的预处理

所有流场平均量的耦合求解

湍流、辐射和用户自定义标量输运方程的非耦合求解

包括一阶和二阶迎风格式的离散格式

.

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显、隐式的一阶、二阶时间离散格式

显式格式

多步龙格-库塔时间步进算法

全近似格式多重网格、当地时间步长和隐式残差光顺收敛加速

显式统一时间步长的时间-精度解

隐式格式

所有通量和源项的完全牛顿形式线性化

V形和F形循环求解代数多重网格、块矩阵线性方程，高斯-赛德尔松弛法

6湍流模型

¨Spalart-Allmaras的一方程（涡粘性输）运模型

包括标准的k-e模型，Realizablek-e模型和RNGk-e模型的k-e模型

浮力和压缩效应的k-e子模型

应用于旋流，低雷诺数效应和对Prandtle/Schmidt数的解析式的对K，e，能量和组元的

RNG子模型

包括壁面反射模型和线性或二次压力-应变模型的雷诺应力模型

对大涡模拟的亚格子应力模型

包括标准壁面函数，非平衡、对压力梯度敏感的壁面函数、k-e模型和RSM的两层模型等

的不同近壁模型

用户自定义层流区域的湍流抑制的转捩流动模拟（固定转捩）

7边界条件

¨多种流动入口/出口条件有：

以笛卡尔坐标或圆柱坐标或极坐标表示的入口速度分量的大小和方向，法向速度的大

小及用户自定义的当地坐标分量

入口质量通量

入口静压和总压，法向或指定的速度方向

多组分系统的入口质量组分

入口静温和总温

入口湍流强度和耗散率（用湍流强度、长度尺度、水力学直径和粘性比输入）

出口静压

.

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充分发展管流的出口流动边界条件（Outflow）

质量流出

进气/排气扇

进风口/出风口

壁面边界，指定为：

以笛卡尔坐标表示的旋转速度和切向速度分量

包括滑移条件的剪切率

用热通量，温度，外部对流，辐射以及混合条件表示的热边界条件

选择包括壁面粗糙度效应的湍流壁面函数的剪应力计算

两侧壁面耦合和指定热阻的热传导条件

对于平均和湍流参数的入口空间刨面或壁面边界条件

风扇特性曲线函数

通过体积源项确定的入口亚格子尺度

对称、旋转周期性和移动周期性边界

轴线边界条件

在流线周期边界条件中指定质量流率（流动和热交换）

在周期性边界条件中指定压降

8介质物性

¨常量或可变的物性，包括温度和本构关系（可输入数据或分段的多项式）

包括标准流体和固体介质物（用户可修补）性的数据库：

标准反应机理、化学组分混合、热力学和动力学性质

标准固体、液体、液体燃料和煤的粒子/液滴数据

根据理想气体规律或温度相关的多项式规律计算流体密度，包括有浮力流动中密度的

Boussinesq处理

用温度的多项式或幂次律或Sutherland公式的流体粘性计算

非牛顿流模型，包括幂次律流体，Carreau流，或与温度相关的用户自定义规律

在固体区域内的与温度相关的热容与热传导

各向异性的热传导

冷却剂和碳氢的真实气体模型

.

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用户自定义的物性参数输入

9用户定义函数

解释（在运行时编译）和编译事先编译，在运行时连接）选项

在连续、动量、能量、组分和体积组分输运方程的体积源项的指定

表面和体积反应速度

用户物性的定义

用户的边界条件和初始化条件

用户定义的标量输运方程

用户自定义的后处理变量的生成

用户指定辐射模型的散射相函数

离散相模型的体积力、阻力和源项

10并行处理

共享存贮系统（如WindowsNT、SGI、HP、DEC、Sun和Cray多处理器）的并行处理

分布式存贮系统（如IBMSP-2、CrayT3D/E等）和工作站网络的并行处理

基于网格划分方法（如METIS）的区域分解法

基于LSF第三方软件的载荷平衡功能

通过库的自动优化信息分配

11界面、图形后处理和报告

多任务处理和远程递交运行的客户-服务器结构

全交互式图形和文本式用户界面

宏语言和文本形式

诊断和错误检测

网格检验（有效性、质量、大小）、合并、分开和重新排序功能

启动、求解和后处理的动态控制

解算器和物理模型的报告

.

精品

灵活的单位制规定（SI单位、英制单位、单一/混合单位）

动态中断和重新计算

残差报告和显示

质量、热量及化学组分的通量的报告和监测

力和力矩的报告和监测

表面积分和平均的计算和报告

体积积分和平均的计算和报告

周向平均

时间平均和大涡湍流模拟的均方根（RMS）报告

用户定义的场函数的计算功能

梯度和导出量的计算

几何和流场变量的直方图

二维数据X-Y图

数据的图形探测

强大的图形流动可视化和动画功能

基于鼠标的操作（旋转、平移、放大）

丰富的硬拷贝功能

12数据输出

数据可输出到AVS、DataExplorer、EnSight、FAST、FIELDVIEW和TECPLOT

EnSight和FIELDVIEW的并行数据输出

FEA数据输出到NASTRAN、PATRAN和I-DEAS

.

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第三章Gambit使用

1.1Gambit介绍

网格的划分使用Gambit软件，首先要启动Gambit，在Dos下输入Gambit，

文件名如果已经存在，要加上参数-old。

一．Gambit的操作界面

图1Gambit操作界面

如图1所示，Gambit用户界面可分为7个部分，分别为：菜单栏、视图、命令面板、

命令显示窗、命令解释窗、命令输入窗和视图控制面板。

文件栏

文件栏位于操作界面的上方，其最常用的功能就是File命令下的New、Open、Save、Save

as和Export等命令。这些命令的使用和一般的软件一样。Gambit可识别的文件后缀为.dbs，

而要将Gambit中建立的网格模型调入Fluent使用，则需要将其输出为.msh文件(file/export)。

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2显示的是视图控制面板。

.

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图2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。

视图控制面板中常用的命令有：

全图显示、选择显示视图、选择视图坐标、选择显示项目、

渲染方式。

同时，我们还可以使用鼠标来控制视图中的模型显示。其中按住左键拖曳鼠标可以旋转

视图，按住中键拖动鼠标则可以在视图中移动物体，按住右键上下拖动鼠标可以缩放视图中

的物体。

命令面板

命令面板是Gambit的核心部分，通过命令面板上的命令图标，我们可以完成绝大部分

网格划分的工作。

图3显示的就是Gambit的命令面板。

图3Gambit的命令面板

从命令面板中我们就可以看出，网格划分的工作可分为三个步骤：一是建立模型，二是

划分网格，三是定义边界。这三个部分分别对应着Operation区域中的前三个命令按钮

Geometry(几何体)、mesh（网格）和Zones（区域）。Operation中的第四个命令按钮Tools

.

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则是用来定义视图中的坐标系统，一般取默认值。命令面板中的各个按钮的含义和使用

方法将在以后的具体例子中介绍。

命令显示窗和命令输入栏

命令显示窗和命令输入栏位于Gambit的左下方（如图4所示）。

图4命令显示窗和命令输入栏

命令显示窗中记录了每一步操作的命令和结果，而命令输入栏则可以直接输入命令，其

效果和单击命令按钮一样。

命令解释窗

图5显示的是位于命令显示窗左方的命令解释窗，当我们将鼠标放在命令面板中任意

一个按钮的上面，Description窗口中将出现对该命令的解释。

图5命令解释窗

1.2二维建模

划分网格的第一步就是要建立模型。在命令面板中单击Geometry按钮，进入几何体面

板。

图6显示了几何体面板中的命令按钮。

图6

图6中从左往右依次是创建点、线、面、体和组的命令。

对于二维网格的建立，一般要遵循从点到线，再从线到面的原则。

以二维轴对称单孔喷嘴的网格划分为例介绍二维网格的生成。]

首先要确定问题的计算域。

计算域的确立

图1是一个二维轴对称单孔喷嘴射流问题的计算区域。由于Fulent的边界提法比较粗糙，

多为一类边界条件，因此建议在确定计算域时，可以适当加大计算范围。从图中我们可以看

出，计算区域为4D*12D，其中在喷嘴的左边取了2D的计算区域，就是为了减小边界条件

对计算的影响。

.

精品

图1计算域的确定

对于上述的计算域，我们在建立计算模型时按照点、线、面的顺序来进行。

创建点（vertex）

单击命令面板中的Vertex按钮，进入Vertex面板（见图7）

图7Vertex命令面板

单击VertexCreate按钮，在CreateRealVertex对话框中输入点的坐标，再单击Apply按

钮，就可以创建点。计算出计算域的各个顶点的坐标，依次创建这些顶点（见图8）。

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图8点的创建

在Gambit中点的创建方式有四种：根据坐标创建、在线上创建、在面上创建和在体上

创建。我们可以根据不同的需要来选择不同的创建方式（见图9）。

图9

Vertex中常用的命令还有：Move/Copy、Undo和Del。

Move/Copy命令

图9显示的是Move/CopyVertex对话框。

.

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图10

当我们要复制或移动一个点时，首先要选择需要作用的点。在命令面板中单击Vertices

右边的输入栏，输入栏以高亮黄色显示，表明可以选择需要的点。

在Gambit中选择一个对象的方法有两种：

1．按住Shift键，用鼠标左键单击选择的对象，该对象被选中，以红色显示。

2．单击输入栏右方的向上箭头，就会出现一个对话框，从对话框中可以选择需要的点

的名称（见图11）。因此为了便于记忆，建议在创建对象的时候要起一个便于记住

的名字。

.

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图11

同时，Gambit还为我们提供了三种不同的坐标系，即直角坐标系、柱坐标和球坐标。

在命令面板的坐标类型中，可以选择不同的坐标系。

Undo

Undo命令可以消除上一步操作的内容，但需要注意的是，在Gambit中只有Undo命令

而没有Redo命令。

Del

Del命令用来删除一些误操作或不需要的对象。单击Del按钮，在视图中选择需要删

除的对象，再单击Apply按钮即可。

线的创建（Line）

在命令面板中单击Edge按钮，就可以进行线的创建和编辑（见图12）。

在Gambit中，最常用的是直线的创建。

在Edge命令面板中单击CreateStraightEdge按钮，在视图中选择需要连成线的点，

单击Apply按钮即可（见图13）。这时视图中的线段是以黄色显示。当这些线段组成一个面

时，将以蓝色显示。

.

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图12

图13

除了创建直线外，Gambit还可以创建其他的一些线段，如圆弧、圆、倒角、椭圆等（见

图14）

图14

Edge命令中常用的还有合并、分离等命令，即可以把两条线段合成一条，也

.

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可以将一条线段分成两条，这些可以为面的创建和网格划分提供方便。因为面的创建需要一

个封闭的曲面。

.

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面（Face）的创建

面的创建工作十分简单，只须选择组成该面的线，单击Apply按钮即可（见图15）。需

要注意的是这些线必须是封闭的，同时我们要创建一个二维的网格模型，就必须创建一个面，

只有线是不行的。同样的道理，在创建三维的网格模型的时候，就必须创建体。

图15

在面的创建中，有一个布尔运算的操作，可以使我们创建不规则形状的面（见图16）。

布尔运算包括三种方式：加、减、交。

图16

.

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2.网格的划分

在命令面板中单击Mesh按钮，就可以进入网格划分命令面板。在Gambit中，我们可以分

别针对边界层、边、面、体和组划分网格。图17所示的五个按钮分别对应着这五个命令。

BoundaryLayer

（边界层）

Edge

（边）

Face

（面）

Volume

（体）

Group

（组）

图17

2.1边界层网格的创建

在命令面板中单击按钮，即可进入边界层网格创建（见图18）。

图18

.

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边界层网格的创建需要输入四组参数，分别是第一个网格点距边界的距离（FirstRow），网

格的比例因子（GrowthFactor），边界层网格点数（Rows，垂直边界方向）以及边界层厚度

（Depth）。这四个参数中只要任意输入三组参数值即可创建边界层网格。

同时，我们还可以选择边界层网格创建的形式。在命令面板的TransitionPattern区域，

系统给我们提供了四种创建方式（见图19）。

a)1:1b)4:2

c)3:1d)5:1

图19

2.1.2创建一个边界层网格

以上述二维轴对称圆孔射流的计算模型为例，介绍边界层网格的生成。

1．单击Mesh按钮，选择Boundarylayer选项，进入边界层网格创建命令面板。

2．按住Shift按钮，用鼠标左键单击图形中的线段1，选择其为创建对象。

3．输入参数值为：FirstRow：0.05，GrowthFactor：1.01，Rows：10，选择创建形式为

1:1，单击Apply按钮完成创建工作（见图20）。

图20

.

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2.2.2创建边上的网格点数

当我们划分的网格需要在局部加密或者划分不均匀网格时，我们首先要定义边

上的网格点的数目和分布情况。

边上的网格点的分布可分为两种情况，一种是单调递增或单调递减，一种是中

间密（疏）两边疏（密）。下面依然结合实例介绍边上网格点的创建。

1.单击命令面板中的按钮，进入Edge网格创建面板（见图21）。

图21

2.在图13中选择线段2。

3.在命令面板中单击DoubleSide按钮，设置Radio1和Radio2为1.05。

4.在命令面板中单击IntervalSize按钮，选择IntervalCount选项。

5.在IntervalCount按钮的左边输入参数值为20。

6.单击Apply按钮，观察视图中边上的网格点的生成（见图22）。

tu

7．选择视图中的线段3，取消对DoubleSide按钮的选择，设置Radio为1.01，IntervalCount

为80，观察视图中网格点的分布情况。视图中选中线段上的红色箭头代表了Edge上网

格点分布的变化趋势。如果Radio大于1，则沿箭头方向网格点的分布变疏，小于1，

则沿箭头方向网格点的分布变密。如果发现网格点的分布情况与预计的相反，可以采用

两种方法解决：（1）按住Shift按钮，在所选择的线段上单击鼠标中键改变箭头的方向；

.

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（2）在命令面板中单击

.

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Invert按钮，将Radio值变为其倒数值。

8．依次选择视图中的线段4、5、6、1，设置合理的网格点分布。

注意：在设置网格点分布的时候，一个封闭面的最后一条线段的网格点的分布可以通过

系统自动计算得到。

2.2.3划分面的网格

Gambit对于二维面的网格的划分提供了三种网格类型：四边形、三角形和四边形/三角

形混合，同时还提供了五种网格划分的方法。表1、2分别列举了五种网格划分的方法

以及它们的适用类型。

方法描述

Map创建四边形的结构性网格

Submap将一个不规则的区域划分为几个规则区域并分别

划分结构性网格。

Pave创建非结构性网格

TriPrimitive将一个三角形区域划分为三个四边形区域并划分

规则网格。

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精品

方法描述

WedgePrimitive在一个楔形的尖端划分三角形网格，沿着楔形向外

辐射，划分四边形网格。

表1

适用类型

方法QuadTriQuad/Tri

Map

Submap

Pave

TriPrimitive

WedgePrimitive

表2

下面仍然以二维轴对称自由射流的网格划分为例，来介绍各种网格的生成。

1．单击命令面板中的按钮（MeshFace），进入面的网格创建命令面板（见图25）。

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精品

图25

2．选择视图中的面，系统中默认的网格点的类型为四边形结构网格。单击Apply按钮，

观察网格的生成（见图26）。

图26

3．在命令面板的Type中选择网格类型为Pave，单击Apply按钮，观察网格的生成（见

图27）。

图27

4．选择Element类型为Tri，单击Apply按钮，观察网格的生成（见图28）。

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精品

图28

（三）边界的定义

在Gambit中，我们可以先定义好各个边界条件的类型，具体的边界条件取值在Fluent

中确定。

1．在菜单栏中选择Fluent/Fluent5。这个步骤是不可缺少的，它相当于给Gambit定义

了一个环境变量，设置完之后，定义的边界条件类型和Fluent5中的边界类型相对应。

2．在命令面板中单击按钮，进入区域类型（ZoneType）定义面板。

3．单击按钮，出现SpecifyBoundarytype对话框（见图29）。

图29

4．选择Entity类型为Edge。在视图中选择Edge1，在Name区域中输入Wall，选择Type

为Wall，即定义Edge1的边界条件为固壁条件，取名为Wall。

5．选择Edge2，定义边界条件为压力入流条件（PressureInlet），取名为Inflow。

6．选择Edge4，定义边界条件为压力出流条件（PressureOutlet），取名为Outflow。

7．选择Edge5、6，定义边界条件为远场压力条件（PressureFar-field），取名为Outflow1。

8．选择Edge3，定义边界条件为轴对称条件（Axis），取名为Axis。

（四）保存和输出

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精品

1．在菜单栏中选择File/Saveas，在对话框中输入文件的路径和名称。（注意：在Gambit

中要往一个文本框中输入文字或数字，必须先将鼠标在文本框中单击选中文本框）

2．选择File/Export/Mesh，输入文件的路径和名称。

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。

三视图的使用

在建立三维图形的时候，使用三视图有利于我们更好的理解图形。

图30显示的是Gambit的视图控制面板。

图30

在当前状况下，四个视图都是激活的（在Active栏中，显示红色），这时视图控制面

板中的十个命令将同时作用于四个视图。

在创建三维图形之前，我们要做的第一项工作就是要将Gambit的四个视图设置为顶视

图、前视图、左视图和透视图。

1．用鼠标单击Active右边的后三个视图，取消对它们的激活，激活取消后呈灰色（见

图31）。

图31

2．用鼠标右键单击视图控制面板中的坐标按钮，弹出一组坐标系（见图32）。

3．选择，则左上视图变成顶视图。如法炮制，设置其他视图（见图33）。

4．单击控制面板中的，也可将视图设成三视图。

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图32

图33

基本三维模型的建立

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精品

在Gambit控制面板中单击按钮，在Volume中用鼠标右键单击，弹出一组

按钮（见图34），表示Gambit所能创建的基本三维几何体，主要有长方体、圆柱体等。

图34

布尔运算的基本概念

典型的布尔运算包括并、交、减。

并：将两个物体并成一个物体（两个物体的并集）

交：两个物体的交集

减：A物体减去B物体

下面用一个简单的例子来说明基本三维几何体的创建和布尔运算的运用

1．单击按钮，输入参数创建一个高60，半径6的圆柱体（见图35）。在AxialLoaction

栏中选取PositiveX，使得圆柱体的法线指向x方向。在Gambit中创建的几何体，其基点都

在坐标系的原点（见图36）。如果创建的几何体过大，在视图中无法显示全图，或者太小，

无法分辨，单击按钮即可。

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图35

图36

2．为了能够更好的观察三维几何体，可以用鼠标拖动四个视图中央的小方块，改变四个视

图的大小（见图37）。

3．再创建两个圆柱体，分别指向y和z方向（见图38）。

4．单击按钮，移动圆柱体，使其如图39所示。

5．单击按钮，选择三个圆柱体，依次将它们合并在一起（见图40）。

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图37

图38

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图39

图40

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精品

6．为了更加清楚的观察三维几何体，可以选择按钮（见图41）。

图41

7．选择按钮即可恢复原状。

网格划分

三维几何体网格的划分与二维的基本一样，但三维物体的网格划分比较难以把握，尤其

是对局部的加密。

引入CAD图形

Gambit只适用于创建简单的三维几何体，对于复杂形体而言，其绘图功能是远远不够

的，这时Gambit允许我们引入一些其他软件创建的文件，常用的有Autocad创建的ASCI

形式的文件.sat。

CAD中创建的图形要输出为.sat文件，要满足一定的条件。对于二维图形来说，它必须

是一个region，也就是说要求是一个联通域。对于三维图形而言，要求其是一个ASCIbody。

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精品

第四章fluent的使用

fluent的使用常见的问题和步骤：

对于容器内流场的计算我觉得可以大致的分为两类：

1，有转动轴

2，没有转动轴

对于没有转动轴的情况相对来说比较简单，只要建立模型，然后设定边界就可以计算了

对于有转动轴的情况，想对来说比较复杂，因为要处理轴和桨叶的转动，下面

我就简要说一下处理方法。

对于转动问题，主要有多坐标系和滑移网格两种方法。无论是哪种方法都要设置转动部

分和静止部分的交接面的边界类型为interface，且内外表面必须一一对应。

下面简要说一下FLUENT里面的主要处理步骤：

1，首先根据自己的需求打开2D或者是3D的FLUENT程序；

2，导入网格文件（file->read->ca，然后选择由GAMBIT导出的.msh文件）

3，检验网格是否为病态（grid->check），如果面网格或者是体网格为负的话会提示错

误，就要重新进行网格化

4，如果你在GAMBIT建模时用的长度单位不是m，就要重新设置单位（grid->scale）。

首先选择你建模时用的单位（假如你的单位为mm，就选择mm），然后点"Change

LengthUnits"按纽，这时可以看到下面显示的三维或者是两维最大最小坐标植

已经做了相应的变化，但是单位没有变化，最后一定要点下面的"Scale"按纽，才

可以保证只变换长度的单位，而不改变其数值。

5，选择模型：

define->models->solver，设定是否采用耦合方式进行计算，是否轴对称，是稳态

还是非稳态等等

define->models->multipha,设置为多相模型

define->models->viscous，选择黏度模型（层流，K-E，RND，累诺应力模型等）

define->models->energy，是否加入能量计算

define->models->radiation，选择辐射模型

define->models->species，选择多物质模型（物质传递模型（可以包含反应），

非预混燃烧模型，预混燃烧模型等）

6，定义物质属性，define->materials

7，定义操作条件，define->operatingconditions

8,定义边界条件，define->boundarycondtions

9,定义转动与静止部分的交界面，define->interfaces(采用多坐标系和滑移网格的

时候需要进行设置，且内外表面必须是一一对应的进行设置)

10，计算区域初始化，solve->initialize

然后就可以开始进行计算了，solve->iterate

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！