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FLUENT 14.0超级学习手册
前处理器（preprocessor）用于完成前处理工作。前处理环节是向CFD软件输入所求问题的相关数据，该过程一般是借助与求解器相对应的对话框等图形界面来完成的。本章将详细介绍常用前处理软件Gambit和ICEM CFD的基本功能和操作方法。
学习目标：
FLUENT 14.0超级学习手册
目前，较为常用的CFD前处理软件主要包括Gambit、ANSYS ICEM CFD、TGrid、GridPro和Gridgen等。
1.1 Gambit
Gambit是为了帮助分析者和设计者建立并网格化计算流体力学（CFD）模型和其他科学应用而设计的一个软件包。
Gambit通过其用户界面（GUI）来接受用户的输入。Gambit GUI简单而又直接地做出建立模型、网格化模型、指定模型区域大小等基本步骤，这对很多的模型应用已经足够了。
面向CFD分析的高质量前处理器的主要功能包括几何建模和网格生成。由于Gambit本身所具有的强大功能，以及快速的更新，在目前所有的CFD前处理软件中，Gambit稳居上游。
Gambit软件具有以下特点。
1）ACIS内核基础上的全面三维几何建模能力，通过多种方式直接建立点、线、面、体，而且具有强大的布尔运算能力，ACIS内核已提高为ACIS R12。该功能大大领先于其他CAE软件的前处理器。
2）可对自动生成的Journal文件进行编辑，以自动控制修改或生成新几何与网格。
3）可以导入PRO/Engineer、UG、CATIA、SOLIDWORKS、ANSYS、PATRAN等大多数CAD/CAE软件所建立的几何和网格。
导入过程新增自动公差修补几何功能，以保证Gambit与CAD软件接口的稳定性和保真性，使得几何质量高，并大大减轻工程师的工作量。
4）新增Pro/Egineer、CATIA等直接接口，使得导入过程更加直接和方便。
5）强大的几何修正功能，在导入几何时会自动合并重合的点、线、面；新增几何修正工具条，在消除短边、缝合缺口、修补尖角、去除小面、去除单独辅助线和修补倒角时更加快速、自动、灵活，而且准确保证几何体的精度。
6）G/TURBO模块可以准确而高效地生成旋转机械中的各种风扇以及转子、定子等的几何模型和计算网格。
7）强大的网格划分能力，可以划分包括边界层等CFD特殊要求的高质量网格。Gambit中专用的网格划分算法可以保证在复杂的几何区域内直接划分出高质量的四面体、六面体网格或混合网格。
8）先进的六面体核心（HEXCORE）技术是Gambit所独有的，集成了笛卡尔网格和非结构网格的优点，使用该技术划分网格时更加容易，而且大大节省网格数量，提高网格质量。
9）居于行业领先地位的尺寸函数（Size function）功能，使用户能自主控制网格的生成过程以及在空间上的分布规律，使得网格的过渡与分布更加合理，最大限度地满足CFD分析的需要。
10）Gambit可高度智能化地选择网格划分方法，可对极其复杂的几何区域划分出与相邻区域网格连续的完全非结构化的混合网格。
11）可为FLUENT、POLYFLOW、 FIDAP、ANSYS等解算器生成和导出所需要的网格和格式。
1.2 ANSYS ICEM CFD
作为专业的前处理软件，ICEM CFD为世界流行的所有CAE软件提供高效可靠的分析模型。它拥有强大的CAD模型修复能力、自动中面抽取、独特的网格“雕塑”技术、网格编辑技术以及广泛的求解器支持能力。
ICEM CFD同时作为ANSYS家族的一款专业分析环境，还可以集成于ANSYS Workbench平台，获得Workbench的所有优势。ICEM CFD软件具有以下特点。
直接几何接口（CATIA、CADDS5、ICEM Surf/DDN、I-DEAS、SolidWorks、Solid Edge、Pro/Engineer and Unigraphics）。
忽略细节特征设置：自动跨越几何缺陷及多余的细小特征。
对CAD模型的完整性要求很低，它提供完备的模型修复工具，方便处理“烂模型”。
一劳永逸的Replay技术：对几何尺寸改变后的几何模型自动重划分网格。
方便的网格雕塑技术实现任意复杂的几何体纯六面体网格划分。
快速生成以六面体为主的网格。
自动检查网格质量、自动进行整体平滑处理、坏单元自动重划、可视化修改网格质量。
超过100种求解器接口，如FLUENT、ANSYS、CFX、Nastran、Abaqus、LS-Dyna。
1.3 TGrid
TGrid是一款专业的前处理软件，用于在复杂和非常庞大的表面网格上产生非结构化的四面体网格以及六面体核心网格。TGrid提供高级的棱柱层网格产生工具，包含冲突检测和尖角处理功能。
TGrid还拥有一套先进的包裹程序，可以在一大组由小面构成的非连续表面基础上生成高质量的、基于尺寸函数的连续三角化表面网格。
TGrid软件的健壮性以及自动化算法节省了前处理时间，产生的高质量网格提供给ANSYS FLUENT软件进行计算流体动力学分析。
表面或者体网格可以从Gambit、ANSYS结构力学求解器、CATIA、I-DEAS、NASTRAN、PATRAN、Pro/Engineer、Hypermesh等更多软件中直接导入TGrid。
TGrid拥有大量的修补工具，可以改善导入的表面网格质量，快速将多个部件的网格装配起来。
TGrid方便的网格质量诊断工具使得对网格大小和质量的检查非常简单。
1.4 GridPro
GridPro是美国PDC公司专为NASA开发的高质量网格生成软件，是目前世界上最先进的网格生成软件之一。它可以为航天、航空、汽车、医药、化工等领域研究的CFD分析提供最佳网格处理解决方案。
GridPro能够快速而精确地分析所有复杂几何型体，并生成高质量的网格，能为任何细部结构提供精确的网格划分。GridPro能够自动生成正交性极好的网格结果，网格质量大大高于其他网格系统。
网格精度的提高使得CFD分析的准确性也有了很大提高。GridPro能够使求解器的收敛快3～10倍，自动化的过程能够大大减少交互时间，通常这也是网格生成过程中最慢也是最花时间的部分。原来需要花数月完成的网格划分，现在只需要几天甚至几小时就可以完成。
GridPro的自动生成模板功能，使得用户只需简单地按几下鼠标就可以创建一个新的网格，可以在几何构型修改后实现网格的重用。模块化参数设计使得用户能够非常容易地切换网格并改变几何构型。
GridPro能够非常方便地实现局部和边界层的网格加密，实现只在用户指定分区加密，并自动协调周边分区的网格密度，这既提高了局部的网格精度，又不影响其他区域网格的数量和计算速度。
3D图形化界面使得用户能够非常容易地指定、构造并修改网格，内置的智能程序能够避免很多错误。生成的网格具有非常好的可视性，可以全方位地检查和评估各个细部的网格质量。独有的算法能够在任何复杂的几何型体中生成分块网格，并能够很容易地修改和测量这些网格。
先进的数学运算使得每一个网格都被充分优化，每一个元素都是平滑和正交的。强大的动态边界协调（DBC）技术，使得只需点击一下鼠标，就可以自动把拓扑线框映射到高质量的分块网格上。
1.5 Gridgen简介
Gridgen是Pointwise公司的旗舰产品。Gridgen是专业的网格生成器，用于生成CFD网格和其他计算分析。它可以生成高精度的网格以使得分析结果更加准确，同时还可以分析并不完美的CAD模型，且不需要人工清理模型。
Gridgen可以生成多块结构网格、非结构网格和混合网格，可以引进CAD的输出文件作为网格生成基础。生成的网格可以输出十几种常用商业流体软件的数据格式，直接让商业流体软件使用。
对用户自编的CFD软件，可选用公开格式（Generic），如结构网格的 PLOT3D格式和结构网格数据格式。Gridgen网格生成方法主要分为传统法和各种新网格生成方法。传统方法的思路是由线到面、由面到体的装配式生成方法。
各种新网格生成法，如推进方式可以高速地由线推出面，由面推出体。另外还采用了转动、平移、缩放、复制、投影等多种技术。可以说各种现代网格生成技术都能在Gridgen找到。Gridgen是在工程实际应用中发展起来的，实用可靠是其特点之一。
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