OpenFOAM教程 03 分块网格

本案例演示在OpenFOAM中利用BlockMesh生成计算网格并进行后续计算的基本过程。

1 计算模型

本案例计算模型如图所示。

几何尺寸如图所示。

本案例采用2D计算，建模过程中需要创建沿法向方向的厚度。

2 文件准备

利用以下命令拷贝文件到当前路径

文件执行如图所示。

注：图中输入命令时采用了Tab键辅助输入，导致$FOAM_TUTORIALS被自动展开。

采用命令进入forwardStep目录，查看目录下的文件组织

cdforwardStep

tree

执行后显示如下图所示。

注：

tree命令需要单独安装，Ubuntu系统下可以使用命令sudo apt-get install tree进行安装。该命令可以将文件夹组织结构以树形显示出来。

本案例采用rhoPimpleFoam进行求解，该求解器可以用于求解流体可压缩流动，可适用于亚音速流动，也可用于求解跨/超音速流动。在OpenFOAM V1906版本中，该求解器对应为sonicFoam。

3 网格准备

本案例采用OpenFOAM内置的blockMesh程序生成计算网格，该程序采用分块方式生成六面体计算网格。所有关于网格划分的数据均包含在文件中。

案例几何模型可如下图所示进行拆解。

注：

blockMesh采用的是分块生成六面体网格，因此在构造几何模型过程中需要预先构造六面体块。

这里的几何厚度0.1m并不是确定的，实际上可以指定任意尺寸的厚度，在网格划分过程中，指定厚度方向网格为1层

采用以下命令打开文件blockMeshDict

gedit system/blockMeshDict

注：这里的gedit是文本编辑器，若提示无法找到该应用程序，可利用命令sudo apt-get install gedit进行安装。

该文件内容包括：

该文件中包含了几何定义、网格尺寸划分以及边界组织。

3.1 几何定义

几何定义代码段如下。

convertToMeters1;

vertices

(

(-0.05)

(0.6-0.05)

(0.2-0.05)

(0.60.2-0.05)

(30.2-0.05)

(1-0.05)

(0.61-0.05)

(31-0.05)

(0.05)

(0.60.05)

(0.20.05)

(0.60.20.05)

(30.20.05)

(10.05)

(0.610.05)

(310.05)

);

该代码段内容解释：

：表示后续的尺寸采用米作为单位

：定义了16个点的坐标，注意坐标点的顺序。这里的点编号为从0~15

3.2 网格定义

网格定义代码如下：

blockMesh采用分块方式生成计算网格，因此需要人工控制块的生成。

hex (0 1 3 2 8 9 11 10) (25 10 1) simpleGrading (1 1 1)

六面体块由编号为0 1 3 2 8 9 11 10的顶点所构成。需要注意顶点顺序必须是连续的

(25 10 1)表示沿x方向生成25个网格，y方向10个网格，z方向1个网格

simpleGrading(1 1 1)表示网格在x,y,z三方向为均匀分布

本案例共生成了3个块。

3.3 边界定义

手工指定边界面由哪些顶点构成。这部分代码如下：

关于此段代码：

一共包含5个边界，其边界名称分别为inlet、outlet、bottom、top以及obstacle，边界类型分别为：patch、patch、symmetryPlane、symmetryPlane、patch

一个边界可以包含多个faces

所有的面由顶点构成。如bottom边界由1个面构成，该面由4个顶点(0 1 9 8)所组成

3.4 生成网格

输入命令

cd$FOAM_RUN/forwardStep

blockMesh

运行界面如图所示。

网格生成完毕后输入命令打开prarview查看网格

可以看到沿厚度方向只有1层计算网格。

此时constant文件夹中多出了一个名为polyMesh的文件夹，如下图所示，该文件夹中包含了网格的所有信息。

检查一下boundary文件的内容，确保边界名称及类型无误，该文件内容如图所示。

如图所示多出了一个名为defaultFaces的边界，且指定其类型为empty。

本案例其他内容（如介质参数、边界条件、物理模型、计算控制参数设置略过，在后续的教程中再进行详述。

4 总结

本案例采用blockMesh进行几何创建及网格划分，事实上也可以在其他网格生成软件中创建计算网格，然后采用命令方式导入计算网格到OpenFOAM中。

blockMesh的操作稍微复杂一些，不过如果理解分块网格的思想的话，应该也很容易理解。

建议自己动手尝试修改网格参数并查看计算网格的变化。