【Gambit】Gambit使用教程

第一章 Gambit使用

1. Gambit介紹

網格的划分使用Gambit軟件，首先要啟動Gambit，在Dos下輸入Gambit <filemane>，文件名如果已經存在，要加上參數-old。

一．Gambit的操作界面

圖1 Gambit操作界面

如圖1所示，Gambit用戶界面可分為7個部分，分別為：菜單欄、視圖、命令面板、命令顯示窗、命令解釋窗、命令輸入窗和視圖控制面板。

文件欄

文件欄位於操作界面的上方，其最常用的功能就是File命令下的New、Open、Save、Save as和Export等命令。這些命令的使用和一般的軟件一樣。Gambit可識別的文件后綴為.dbs，而要將Gambit中建立的網格模型調入Fluent使用，則需要將其輸出為.msh文件(file/export)。

視圖和視圖控制面板

Gambit中可顯示四個視圖，以便於建立三維模型。同時我們也可以只顯示一個視圖。視圖的坐標軸由視圖控制面板來決定。圖2顯示的是視圖控制面板。

圖2 視圖控制面板

 

視圖控制面板中的命令可分為兩個部分，上面的一排四個圖標表示的是四個視圖，當激活視圖圖標時，視圖控制面板中下方十個命令才會作用於該視圖。

視圖控制面板中常用的命令有：

全圖顯示、選擇顯示視圖、選擇視圖坐標、選擇顯示項目、渲染方式。

同時，我們還可以使用鼠標來控制視圖中的模型顯示。其中按住左鍵拖曳鼠標可以旋轉視圖，按住中鍵拖動鼠標則可以在視圖中移動物體，按住右鍵上下拖動鼠標可以縮放視圖中的物體。

命令面板

命令面板是Gambit的核心部分，通過命令面板上的命令圖標，我們可以完成絕大部分網格划分的工作。

圖3顯示的就是Gambit的命令面板。

圖3 Gambit的命令面板

從命令面板中我們就可以看出，網格划分的工作可分為三個步驟：一是建立模型，二是划分網格，三是定義邊界。這三個部分分別對應着Operation區域中的前三個命令按鈕Geometry(幾何體)、mesh（網格）和Zones（區域）。Operation中的第四個命令按鈕Tools則是用來定義視圖中的坐標系統，一般取默認值。命令面板中的各個按鈕的含義和使用方法將在以后的具體例子中介紹。

命令顯示窗和命令輸入欄

命令顯示窗和命令輸入欄位於Gambit的左下方（如圖4所示）。

圖4 命令顯示窗和命令輸入欄

命令顯示窗中記錄了每一步操作的命令和結果，而命令輸入欄則可以直接輸入命令，其效果和單擊命令按鈕一樣。

命令解釋窗

圖5顯示的是位於命令顯示窗左方的命令解釋窗 ，當我們將鼠標放在命令面板中任意一個按鈕的上面，Description窗口中將出現對該命令的解釋。

圖5 命令解釋窗

1.2 二維建模

划分網格的第一步就是要建立模型。在命令面板中單擊Geometry按鈕，進入幾何體面板。

圖6顯示了幾何體面板中的命令按鈕。

圖6

圖6中從左往右依次是創建點、線、面、體和組的命令。

對於二維網格的建立，一般要遵循從點到線，再從線到面的原則。

以二維軸對稱單孔噴嘴的網格划分為例介紹二維網格的生成。]

首先要確定問題的計算域。

計算域的確立

圖1是一個二維軸對稱單孔噴嘴射流問題的計算區域。由於Fulent的邊界提法比較粗糙，多為一類邊界條件，因此建議在確定計算域時，可以適當加大計算范圍。從圖中我們可以看出，計算區域為4D*12D，其中在噴嘴的左邊取了2D的計算區域，就是為了減小邊界條件對計算的影響。

圖1 計算域的確定

對於上述的計算域，我們在建立計算模型時按照點、線、面的順序來進行。

創建點（vertex）

    單擊命令面板中的Vertex按鈕，進入Vertex面板（見圖7）

圖7 Vertex命令面板

    單擊Vertex Create按鈕，在Create Real Vertex對話框中輸入點的坐標，再單擊Apply按鈕，就可以創建點。計算出計算域的各個頂點的坐標，依次創建這些頂點（見圖8）。

圖8 點的創建

在Gambit中點的創建方式有四種：根據坐標創建、在線上創建、在面上創建和在體上創建。我們可以根據不同的需要來選擇不同的創建方式（見圖9）。

圖9

    Vertex中常用的命令還有：Move/Copy、Undo和Del。

• Move/Copy命令

  圖9顯示的是Move/Copy Vertex對話框。

圖10

當我們要復制或移動一個點時，首先要選擇需要作用的點。在命令面板中單擊Vertices右邊的輸入欄，輸入欄以高亮黃色顯示，表明可以選擇需要的點。

在Gambit中選擇一個對象的方法有兩種：

1. 按住Shift鍵，用鼠標左鍵單擊選擇的對象，該對象被選中，以紅色顯示。
2. 單擊輸入欄右方的向上箭頭，就會出現一個對話框，從對話框中可以選擇需要的點的名稱（見圖11）。因此為了便於記憶，建議在創建對象的時候要起一個便於記住的名字。

圖11

同時，Gambit還為我們提供了三種不同的坐標系，即直角坐標系、柱坐標和球坐標。在命令面板的坐標類型中，可以選擇不同的坐標系。

• Undo

Undo命令可以消除上一步操作的內容，但需要注意的是，在Gambit中只有Undo命令而沒有Redo命令。

• Del

Del命令用來刪除一些誤操作或不需要的對象。單擊Del按鈕，在視圖中選擇需要刪除的對象，再單擊Apply按鈕即可。

線的創建（Line）

在命令面板中單擊Edge按鈕，就可以進行線的創建和編輯（見圖12）。

在Gambit中，最常用的是直線的創建。

在Edge命令面板中單擊Create Straight Edge按鈕，在視圖中選擇需要連成線的點，單擊Apply按鈕即可（見圖13）。這時視圖中的線段是以黃色顯示。當這些線段組成一個面時，將以藍色顯示。

圖12

圖13

除了創建直線外，Gambit還可以創建其他的一些線段，如圓弧、圓、倒角、橢圓等（見圖14）

圖14

Edge命令中常用的還有合並、分離等命令，即可以把兩條線段合成一條，也可以將一條線段分成兩條，這些可以為面的創建和網格划分提供方便。因為面的創建需要一個封閉的曲面。

面（Face）的創建

面的創建工作十分簡單，只須選擇組成該面的線，單擊Apply按鈕即可（見圖15）。需要注意的是這些線必須是封閉的，同時我們要創建一個二維的網格模型，就必須創建一個面，只有線是不行的。同樣的道理，在創建三維的網格模型的時候，就必須創建體。

圖15

在面的創建中，有一個布爾運算的操作，可以使我們創建不規則形狀的面（見圖16）。布爾運算包括三種方式：加、減、交。

圖16

 

 

 

 

2.網格的划分

在命令面板中單擊Mesh按鈕，就可以進入網格划分命令面板。在Gambit中，我們可以分別針對邊界層、邊、面、體和組划分網格。圖17所示的五個按鈕分別對應着這五個命令。

	Boundary Layer （邊界層）
	Edge （邊）
	Face （面）
	Volume （體）
	Group （組）

圖17

2.1邊界層網格的創建

在命令面板中單擊按鈕，即可進入邊界層網格創建（見圖18）。

圖18

 

 

邊界層網格的創建需要輸入四組參數，分別是第一個網格點距邊界的距離（First Row），網格的比例因子（Growth Factor），邊界層網格點數（Rows，垂直邊界方向）以及邊界層厚度（Depth）。這四個參數中只要任意輸入三組參數值即可創建邊界層網格。

同時，我們還可以選擇邊界層網格創建的形式。在命令面板的Transition Pattern區域，系統給我們提供了四種創建方式（見圖19）。

圖19

1. 創建一個邊界層網格

以上述二維軸對稱圓孔射流的計算模型為例，介紹邊界層網格的生成。

1. 單擊Mesh按鈕，選擇Boundary layer選項，進入邊界層網格創建命令面板。
2. 按住Shift按鈕，用鼠標左鍵單擊圖形中的線段1，選擇其為創建對象。
3. 輸入參數值為：First Row：0.05，Growth Factor：1.01，Rows：10，選擇創建形式為1:1，單擊Apply按鈕完成創建工作（見圖20）。

圖

2.2.2創建邊上的網格點數

        當我們划分的網格需要在局部加密或者划分不均勻網格時，我們首先要定義邊上的網格點的數目和分布情況。

     邊上的網格點的分布可分為兩種情況，一種是單調遞增或單調遞減，一種是中間密（疏）兩邊疏（密）。下面依然結合實例介紹邊上網格點的創建。

1. 單擊命令面板中的 按鈕，進入Edge網格創建面板（見圖21）。

圖21

1. 在圖13中選擇線段2。
2. 在命令面板中單擊Double Side按鈕，設置Radio1和Radio2為1.05。
3. 在命令面板中單擊Interval Size按鈕，選擇Interval Count選項。
4. 在Interval Count按鈕的左邊輸入參數值為20。
5. 單擊Apply按鈕，觀察視圖中邊上的網格點的生成（見圖22）。

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7．選擇視圖中的線段3，取消對Double Side按鈕的選擇，設置Radio為1.01，Interval Count為80，觀察視圖中網格點的分布情況。視圖中選中線段上的紅色箭頭代表了Edge上網格點分布的變化趨勢。如果Radio大於1，則沿箭頭方向網格點的分布變疏，小於1，則沿箭頭方向網格點的分布變密。如果發現網格點的分布情況與預計的相反，可以采用兩種方法解決：（1）按住Shift 按鈕，在所選擇的線段上單擊鼠標中鍵改變箭頭的方向；（2）在命令面板中單擊Invert按鈕，將Radio值變為其倒數值。

 

8．依次選擇視圖中的線段4、5、6、1，設置合理的網格點分布。

注意：在設置網格點分布的時候，一個封閉面的最后一條線段的網格點的分布可以通過系統自動計算得到。

 

2.2.3 划分面的網格

Gambit對於二維面的網格的划分提供了三種網格類型：四邊形、三角形和四邊形/三角形混合，同時還提供了五種網格划分的方法。表1、2分別列舉了五種網格划分的方法以及它們的適用類型。

方法	描述
Map	創建四邊形的結構性網格
Submap	將一個不規則的區域划分為幾個規則區域並分別划分結構性網格。
Pave	創建非結構性網格
Tri Primitive	將一個三角形區域划分為三個四邊形區域並划分規則網格。
Wedge Primitive	在一個楔形的尖端划分三角形網格，沿着楔形向外輻射，划分四邊形網格。

表1

	適用類型
方法	Quad	Tri	Quad/Tri
Map	´		´
Submap	´
Pave	´	´	´
Tri Primitive	´
Wedge Primitive			´

表2

下面仍然以二維軸對稱自由射流的網格划分為例，來介紹各種網格的生成。

1. 單擊命令面板中的 按鈕（Mesh Face） ，進入面的網格創建命令面板（見圖25）。

圖25

1. 選擇視圖中的面，系統中默認的網格點的類型為四邊形結構網格。單擊Apply按鈕，觀察網格的生成（見圖26）。

圖26

1. 在命令面板的Type中選擇網格類型為Pave，單擊Apply按鈕，觀察網格的生成（見圖27）。

圖27

1. 選擇Element類型為Tri，單擊Apply按鈕，觀察網格的生成（見圖28）。

圖28

1. 邊界的定義

在Gambit中，我們可以先定義好各個邊界條件的類型，具體的邊界條件取值在Fluent中確定。

1. 在菜單欄中選擇Fluent/Fluent5。這個步驟是不可缺少的，它相當於給Gambit定義了一個環境變量，設置完之后，定義的邊界條件類型和Fluent5中的邊界類型相對應。
2. 在命令面板中單擊 按鈕，進入區域類型（Zone Type）定義面板。
3. 單擊 按鈕，出現Specify Boundary type對話框（見圖29）。

圖29

1. 選擇Entity類型為Edge。在視圖中選擇Edge1，在Name區域中輸入Wall，選擇Type為Wall，即定義Edge1的邊界條件為固壁條件，取名為Wall。
2. 選擇Edge2，定義邊界條件為壓力入流條件（Pressure Inlet），取名為Inflow。
3. 選擇Edge4，定義邊界條件為壓力出流條件（Pressure Outlet），取名為Outflow。
4. 選擇Edge5、6，定義邊界條件為遠場壓力條件（Pressure Far-field），取名為Outflow1。
5. 選擇Edge3，定義邊界條件為軸對稱條件（Axis），取名為Axis。
   1. 保存和輸出

1. 在菜單欄中選擇File/Save as，在對話框中輸入文件的路徑和名稱。（注意：在Gambit中要往一個文本框中輸入文字或數字，必須先將鼠標在文本框中單擊選中文本框）
2. 選擇File/Export/Mesh，輸入文件的路徑和名稱。