cfMesh相關(guān)參數(shù)設(shè)定

cfMesh相關(guān)參數(shù)設(shè)定1.簡介cfMesh是一個基于OpenFOAM頂端的跨平臺的網(wǎng)格自動生成工具。cfMesh支持3D和2D網(wǎng)格生成，通過使用主庫中的組件來構(gòu)建，這些組件是可擴(kuò)展可組合成各種網(wǎng)格化工作流。核心庫利用網(wǎng)格修改器的概念，允許使用MPI的共享存儲器并行化（SMP）和分布式存儲器并行化進(jìn)行有效的并行化。而且，對存儲器的使用情況進(jìn)行了特別的關(guān)注，利用數(shù)據(jù)容器（列表，圖形等），在網(wǎng)格劃分過程中不需要太多動態(tài)存儲空間內(nèi)存分配操作。2.可用的網(wǎng)格生成工具1.Cartesian:Cartesian在不同尺寸的cell間的過渡區(qū)域主要生成由六面體和多面體組成的3D網(wǎng)格。通過在終端窗口中輸入cartesianMesh開始。默認(rèn)情況下，它生成一個邊界層，用戶可以根據(jù)要求做進(jìn)一步的加密。2.2DCartesian：生成2D網(wǎng)格，在終端輸入cartesian2DMesh。默認(rèn)的情況下生成一個邊界層，可以進(jìn)一步的加密。幾何形狀以x-y平面的帶狀形式提供，并在z軸方向上拉伸。3.Tetrahedral:生成由四面體單元組成的網(wǎng)格，在終端輸入tetMesh。默認(rèn)情況下不生成任何邊界層，用戶可以根據(jù)要求自己添加邊界層并進(jìn)行加密。4.Polyhedral:生成由任意多面體單元組成的網(wǎng)格，在終端輸入pMesh。它適用于不規(guī)則幾何，并針對內(nèi)存進(jìn)行了優(yōu)化。3.輸入幾何cfMesh要求輸入的幾何以表面三角的形式進(jìn)行輸入。對于2D的情形，幾何形狀是以x-y平面為邊界的三角形帶狀（不支持其他方向）。幾何包含下面的內(nèi)容：

一系列的點——包含表面三角的所有點。

一系列的三角形——包含表面網(wǎng)格的所有三角形。Patches是在網(wǎng)格劃分過程中傳送到實體網(wǎng)格上的內(nèi)容。表面的每個三角形都有一個給定的patch，不能給定多個patch。每個patch都由它的名字和類型來標(biāo)識。默認(rèn)情況下，所有的patch的名字和類型都在體網(wǎng)格上傳輸，并且在模擬的過程中可以方便地定義邊界條件。Facetsubsets:在網(wǎng)格劃分過程中并沒有傳輸?shù)綄嶓w網(wǎng)格上。他們用來定義網(wǎng)格劃分設(shè)置。在表面網(wǎng)格劃分時，每個面子集包含三角形的指標(biāo)。注意表面網(wǎng)格的中的三角形可以包含在多個面子集中。Featureedges:特征邊在網(wǎng)格劃分的過程中被視為一種約束。三條或多條特征邊相交在面上的點被視為角。特征邊由surfaceFeatureEdges來生成。用戶在畫網(wǎng)格之前，必須要定義由cfMesh傳送的所有尖銳特征。兩個面之間的的邊界處和特征邊界在畫網(wǎng)格的過程中被處理為尖銳特征。三角測量中的其他邊不受約束。如圖所示表面網(wǎng)格中有一個高亮的綠色，facetsubset用藍(lán)色，用戶選擇的特征邊用紅色。建議的網(wǎng)格文件形式為：fms，ftr和stl。而且，幾何文件可以可以利用OpenFOAM中的surfaceConvert工具來轉(zhuǎn)換成需要的格式。而且，cfMesh也提供了額外的工具將面網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成fms或?qū)ms轉(zhuǎn)換成其他的格式。這三種建議的格式支持確定的patches，而且默認(rèn)情況下將patches傳輸?shù)襟w網(wǎng)格上。其他格式也可以用于網(wǎng)格劃分，但是它們不支持在輸入的幾何中確定patches，并且生成的體網(wǎng)格的邊界上的所有的面都在單個的patch中。cfMesh優(yōu)先選擇的格式是fms格式，fms文件包含了畫網(wǎng)格過程中的所有需要的網(wǎng)格方面的相關(guān)信息，一個單獨的文件中存儲了patches，subsets和特征邊。而且，它還是所有的幾何文件格式中唯一一種，僅用一個文件存儲了所有幾何內(nèi)容的格式，強(qiáng)烈推薦用戶選用該格式。fms文件中的內(nèi)容形式如圖所示。4.字典畫網(wǎng)格的過程通過當(dāng)前case的系統(tǒng)文件夾下的meshDict字典來控制的。用MPI進(jìn)行并行化運(yùn)行，需要當(dāng)前case的system文件中的decomposeParDict字典來控制，需要并行的數(shù)量要在decomposeParDict中的numberOfSubdomains選項中設(shè)置。體網(wǎng)格畫出的結(jié)果存儲在constant文件中的polyMesh文件夾中。5.meshDict字典的設(shè)置cfMesh在畫網(wǎng)格的過程中僅僅有兩個設(shè)置強(qiáng)制性的。surfaceFile:給定幾何文件的路徑，指出幾何文件在當(dāng)前case文件中的地址，可以選用stl格式的幾何文件，也可以選用fms格式的幾何文件。maxCellSize：生成的網(wǎng)格中允許的最大值，同時也是網(wǎng)格生成過程中默認(rèn)的網(wǎng)格大小。圖1.maxCellSize:設(shè)定默認(rèn)網(wǎng)格大小5.1meshDict中的加密設(shè)置一致性的網(wǎng)格不能滿足計算要求的時候，我們就需要對網(wǎng)格進(jìn)行局部加密。boundaryCellSize:全局性設(shè)置，加密邊界網(wǎng)格。如圖1，只給定boun-daryCellSize的情況下，我們觀察邊界網(wǎng)格的大小和數(shù)量，會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格的大小為設(shè)定的boundaryCellSize的值，且標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格的數(shù)量為2。boundaryCellSizeRefinementThickness：確定boundaryCellSize作用距離。如圖3所示。minCellSize：全局性設(shè)置，自動加密template的網(wǎng)格，該選項用來加密比預(yù)定的特征尺寸大的區(qū)域。確定網(wǎng)格的最小值。這樣可以把復(fù)雜的幾何文件生成網(wǎng)格，方便用戶快速模擬。如果有更高的網(wǎng)格質(zhì)量要求，可以進(jìn)一步的細(xì)化。圖2.boundaryCellSize設(shè)定邊界網(wǎng)格的大小3.boundaryCellSizeRefinementThickness6.localRefinementlocalRefinement指定邊界加密的區(qū)域。localRefinement字典中包含其他的子字典，子字典以幾何中的patch或facetsubset的名字命名。cellSize：指定加密區(qū)的網(wǎng)格大小。只有當(dāng)加密區(qū)的網(wǎng)格小于上面指定的boundaryCellSize的大小的時候才起作用，在不設(shè)置refinement-Thickness的情況下自動生成的加密寬度為兩個cellSize的大小，可以觀察圖4驗證。additionalRefinementLevels:確定加密區(qū)網(wǎng)格的大小，此時加密區(qū)網(wǎng)格大大小為：maxCellSize/2的n次方，n為additionalRefinementLev-erls的值?？捎^察圖5驗證。refinementThickness：指定加密區(qū)的厚度?？赏ㄟ^觀察圖6來驗證。加密部分網(wǎng)格的大小等于：maxCellSize/2的n次方。n為additionalRefinementLeverls圖4.cellSize圖5.additionalRefinementLevels加密部分網(wǎng)格的大小等于：maxCellSize/2的n次方。n為additionalRefinementLeverls通過對比會發(fā)現(xiàn)addtionalRefinementLevels只作用于maxCellSize，且同時具有cellSize和addtionalThickness時優(yōu)先選擇后者圖5.refinementThickness6.objectRefinementobjectRefinement：確定立體內(nèi)的加區(qū)域。支持的加密項為：線(line）、球（spheres）、盒子(boxes)、圓柱(cone)和中空錐體(hollowcones)。這些加密的區(qū)域，以子字典的形式出現(xiàn)在字典obj-ctRefinement中。refinementThickness：指定加密區(qū)的厚度，即離開加密項的厚度。當(dāng)設(shè)定的值小于加密項內(nèi)部網(wǎng)格的大小時，默認(rèn)值為cellSize給定的大小。cellSize：確定加密項內(nèi)部的網(wǎng)格大小，通過觀察圖可以看出加密項內(nèi)的網(wǎng)格大小是給定的cellSize的的一半。如圖additionnalRefinementLevels：加密項內(nèi)部相對于maxCell的加密程度：此時加密項內(nèi)部網(wǎng)格大小為：maxCellSize/2的n次方，n為addit-ionalRefinementLeverls的值。objectRefinement內(nèi)部子字典的設(shè)置與localRefinement內(nèi)部相通項的設(shè)置相互獨立。1.box的設(shè)定和cellSize發(fā)現(xiàn)加密區(qū)網(wǎng)格的大小是設(shè)置的cellSize的一半2.hollowCone的設(shè)定和additionalRefinementLevers可以看出localRefinement中的additionalRefinementLevels與objectRefinements中的additionalRefinementLevels互不影響。3.Sphere的設(shè)定與refinementThicknessrefinementThickness設(shè)定的值小于cellSize設(shè)定的值，則refinementThickness默認(rèn)值為cellSize設(shè)定的值。4.Line的設(shè)定refinementThickness大于cellSize才會體現(xiàn)出來，小于 cellSize時體現(xiàn)的是cellSize的大小。5.Cone的設(shè)定Boundarylayers邊界層是從邊界表面向內(nèi)部延伸，而且，邊界層的厚度被邊界的cellsize控制，產(chǎn)生的邊界層的厚度跟cellsize的厚度相似。nLayers:確定邊界層的層數(shù)，非強(qiáng)制性。默認(rèn)生成的邊界層數(shù)為0或1.thicknessRatio：兩個相鄰邊界層厚度的比。非強(qiáng)制性。默認(rèn)值為1.maxFirstLayerThickness：確保第一個邊界層不大于該值。非強(qiáng)制性。patchBoundaryLayers：boundaryLayers的子字典，對單個的patch設(shè)定局部邊界層?？梢越o單個的patch設(shè)定nLayers,thicknessRatio和maxFirstLayerThickness。默認(rèn)情況下，邊界層的個數(shù)由patchBoun-daryLayers中的nLayers和patchBoundaryLayers中的nLayers最大的那個決定。allowDiscontinuity：確保當(dāng)前patch中的nLayers不擴(kuò)散到其他的patches中。Renamingpatches在畫網(wǎng)格的過程中改變patches的名稱和類型。在renameBoundary字典中的相關(guān)設(shè)置如下：newPatchNames：包含需要更改名稱的patches。對每個patch需要設(shè)置它的新名稱和新類型：newName：設(shè)置新名稱，非強(qiáng)制性。type：確定給定的patch的類型，非強(qiáng)制性。defaultName：除了在newPatchName中設(shè)置的patch的之外其他所有patch的新名稱，非強(qiáng)制性。defaultType：除了newPachName中設(shè)置的patch之外其他所有patch的類型，非強(qiáng)制性。相關(guān)設(shè)置如下頁所示：Workflowcontrols在網(wǎng)格工作流的過程中，可以臨時暫停畫網(wǎng)格的步驟，并保存當(dāng)前的網(wǎng)格狀態(tài)，而且可以接著最近的一步繼續(xù)畫網(wǎng)格。這些設(shè)置在字典w-orkflowControls中體現(xiàn)，臨時停止并保存的的位置由關(guān)鍵詞stopAfter來控制。這些位置最可能發(fā)生在工作流中的下面幾個步驟后:1、templateGeneration：在template初始化后就停止畫網(wǎng)格的過程。這一步可以用來檢查template生成的幾何是否足夠好。1、templateGeneration：template初始化后停止畫網(wǎng)格，檢查template生成的幾何是否足夠好。

2、surfaceTopology：表面拓?fù)?，把表面不連續(xù)的網(wǎng)格清除掉。當(dāng)要求的幾何比較粗糙的時候停在這一步。

3、surfaceProjection：表面投影，當(dāng)體網(wǎng)格的表面投影到輸入的幾何上后停止。檢查網(wǎng)格是否投影到輸入幾何的正確的地址。4、patchAssignment：每個邊界面分配一個邊界patch后停止。檢查特征邊界是否正確。

5、edgeExtraction：