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多物理场耦合软件GTEA开发及应用（一）
&&&&来源：互联网&&&&作者：&&&&&&
关键字：&&&&&&
本文围绕多物理场耦合问题，采用非结构化网格有限体积方法进行了多场耦合计算软件开发及相关应用研究。
&&& 0 引言
&&& 随着数字化时代到来，其软件的重要性日趋显现，并起着举足轻重的作用，计算科学发展成为影响国家利益与国家安全的战略性问题。一些国家将计算机建模与仿真列为优先发展的服务于国家利益的关键技术。有国内学者指出应将自主的开发提高到战略发展高度。国内外开发了大量的通用和专用的软件，哈尔滨工程大学自2003年起，启动CFD软件开发，于2007年取得软件著作权，并成功应用于航空发动机燃烧室内的流动、传热与燃烧过程分析。2008年，启动计算声学和结构应力波模拟软件开发。
&&& 1 网格前处理与转换技术
&&& 对于数值计算程序开发人员来说，划分求解域网格，得到求解域网格信息，例如网格坐标，网格组成网格面系列等，是一项重复性，复杂性的工作。有经验的研究人员能够自己写出各种网格信息，但只限于几何结构简单，网格数量较少的场合;对于涉及CFD领域时间不长的研究人员，自己写出大量网格信息并保证不出错误是有一定难度的。因此采用一种折中的方法，使用FLUENT前处理软件GAMBIT建模，定义边界，输出含有网格节点信息的CGNS格式网格文件。自编程序读取CGNS格式文件的网格信息，处理输出，应用于本课题组自行开发的求解器，即提供一个标准文件接口。多区域网格前处理流程图见图1。
&&& CGNS系统是一种良好的媒介，将非商用CFD计算程序的前处理和后处理与商用软件联系起来。非商用计算程序如果采用CGNS系统作为外部界面，则可以解除前处理和后处理的瓶颈。
&&& GAMBH是FLUENT的前处理软件，目前，FLUENT公司对它的开发已相当成熟。它的主要功能是:构造几何模型、划分网格和指定边界。其中划分网格是其最主要的功能，用GAMBFT生成网格非常灵活，可以生成结构、非结构网格和混合网格，而且生成的非结构化网格可以是二维三角形或四边形网格，三维四面体、六面体、金字塔形网格。用户可根据GAMBFT提供的这些不同形状的网格单元，按自己的要求实现网格自动划分这一繁杂的工作，以解决具有复杂外形的网格生成问题。GAMBIT不仅具有良好的自适应功能，而且它允许用户根据解的具体情况对网格进行修改(细化/粗化）。另外，它也可读入多种软件的三维几何模型和多种CAE软件的网格模型，使物理建模相当方便。GAMBFT最终生成包含有边界信息的网格文件。生成网格的操作步骤是：（1)建立物理模型；（2)划分网格；（3)设定物理边界；（4)定义计算域。
&&& 本文借助GAMBTI提供的建模功能和Fortran90程序语言，完成GTEA的前处理工作，使以前棘手的网格生成工作变得快捷方便。
&&& 2 流体力学并行算法
&&& 2.1 并行计算流程
&&& 在串行计算程序的基础上，进行了并行设计，其计算流程如图1。从流程图可以看出，与串行程序相比，并行计算的增加了区域分解与结果重建两个部分。程序开始运行后，读取网格，并判断是否存在多个进程，若有多个进程，则在主进程中根据进程数目划分网格并映射到各进程，读取设置参数后进行计算，形成线性方程组后，利用并行解法进行计算，方程组循环收敛后，对变量通过通信后进行更新，为下一步计算准备。计算结果收敛后，判断是否为多进程计算，若是，则输出子区计算结果，并在主进程中调用结果重建最后输出结果，为后处理准备。程序线性方程并行计算过程中，各相邻区域之间通过MPI进行通信，在共轭梯度法求解过程中需要全局通信，下面将进一步说明。
&&& 2.2 区域自动分解与重新编号
&&& 由前面并行计算流程图1可知，在进行并行计算前，需要根据进程数目将网格划分成相应的子区。本文在主进程区域分解部分调用了Metis软件系列的partdmesh工具。Metis软件包含了part-nmesh和partdmesh两个划分网格的工具，它们先将网格文件转化成图形文件，然后调用kmetis划分图形。两者的区别是:前者以网格节点为节点转化成图形文件，而后者则以单元为节点。选择partdmesh是因为它可以使各相邻区域间通信两最小，而且各进程间负载较partnmesh平衡。采用了基于图论方法划分网格的partnmesh工具。
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CFX导出可被VL acoustic读取的cgns格式文件的简要过程
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1、首先CFX一定要是瞬态计算，因为在这个情况下才能导出acoustic dipole
具体操作，先在CFX Pre里面设置好其他的计算条件，然后选择Output control，选择export 面板，新建export results，选择导出cgns格式的频率（也就是代表了你最后的cgns文件的数目），
在export surface栏里，option选择acoustipole（或者根据需要选择其他的），surface选择你所需要输出的面，然后进行计算。
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2、利用导出的cgns格式的网格文件，生成边界元网格（或者用hypermesh、ansa等其他前处理软件得到），进入VL structure-Mesh coarsening
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点击文件-import，选择文件格式为cgns，选择文件名位**mesh.cgns的那个文件，导入。
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4、wrapper，输入需要的计算频率，得到相应的网格尺寸（默认是波长的1/6，也可以在option里修改的），如果对网格质量不满意还可以用Pre/acoustic mesh modifiers进行相应的修改。选中需要输出的网格文件export，作为bdf格式的边界元网格
4.jpg (38.37 KB, 下载次数: 0)
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5、进入边界元计算，具体步骤可以参照李增刚老师编的那本VL acoustics的书。
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不错，学习了
不错&&学习一下
本帖最后由 mission6 于
19:12 编辑
您好，请问我按您说的CFX结果输出acoustic dipole,导入LMS进行声场分布计算后，点击Generate Image后对话框中为什么没有Pressure Amplitude dB(RMS)这个选项？
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有定义场点网格吗？
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大神 fluent动网格算出来的cgns能在LMS 计算吗
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声学边界元分析，要看哪个地方的声学响应，就在哪里布置场点网格。
声学有限元分析，要在声学有限元网格之外的地方看声学响应，也要布置场点网格的。
大神 fluent动网格算出来的cgns能在LMS 计算吗
听说可以，我没具体研究过，试试吧。
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Bad Request - Invalid URL
HTTP Error 400. The request URL is invalid.名称/tecplot
相关内容/tecplot
而且软件易学易用，界面友好。而且针对于Fluent有专门的数据接口，可以直接读入*.cas和*.dat文件，也可以在Fluent软件中选择输出的面和，然后直接输出tecplot格式文档。TECPLOT is built by engineers for engineers Tecplot是绘图和分析的通用软件，对于进行数值模拟、数据分析和测试是理想的工具。作为功能强大的数据显示，Tecplot通过，2-D和3-D数据图以显示工程和科学数据。
它主要有以下功能/tecplot
1、可直接读入常见的网格、CAD图形及CFD软件（、FLUENT、STAR-CD)生成的文件。2、能直接导入CGNS、DXF、EXCEL、、PLOT3D格式的文件。3、能导出的文件格式包括了BMP、AVI、FLASH、JPEG、WINDOWS等常用格式。4、能直接将结果在互联网上发布，利用FTP或HTTP对文件进行修改、编辑等操作。也可以直接打印图形，并在MICROSOFT OFFICE上复制和粘贴。5、可在WINDOWS 9x\Me\NT\2000\XP和UNIX操作系统上运行，文件能在不同的操作平台上相互交换。6、利用鼠标直接点击即可知道流场中任一点的数值，能随意增加和删除指定的等值线（面）。7、ADK功能使用户可以利用FORTRAN、C、C++等语言开发特殊功能。随着功能的扩展和完善，在工程和科学研究中Tecplot 的应用日益广泛，用户遍及航空航天、国防、汽车、石油等工业以及流体力学、传热学、地球科学等科研机构。
Tecplot 360是一套CFD和数值模拟与视觉化的软件工具。Tecplot 360把关键的工程绘图与先进的数据视觉化的功能完美的在一套工具之内结合起来。 Tecplot 360可以让客户 分析并且探索复杂的数据集 编排多个XY图，2D图和3D图 建立动画用出色的，高品质的方式展现研发的成果。 不同于其他同性质的产品，Tecplot 360具有完善的的XY，2D和3D图绘制能力，多框架的工作区，和高品质的图形输出，让用户能完全的掌控绘图的功能，得到任何一种想要绘制来做简报、分析或是出版的图形。 Tecplot 360是为演算速度的需求而设计的 更快：关于支持Load on demand和并行处理 更智能的数据读取功能让您能更快的画出第一个图，并且能开启之前不能开启的档案格式。“Load on demand”的功能会选择性的读取经常或是正在动态使用的数据。例如，绘制温度轮廓图(contour)时，程式将只读取X，Y，Z和温度。当用户要绘制的是一个新的变量的轮廓图的时候(如压力)，Tecplot 360可以只读取压力的数据并且卸载原本使用的温度数据(假设温度数据并未被用于其它工作)。而在以前的版本哩，全部数据都需要被读取进可用的内存里。 双处理器或双核心的Linux和Windows平台正成为桌面工作站的一个新趋势。在Tecplot 360问世之前，原始的Tecplot核心只对单执行续作支持，所以不能完全的利用一个系统最大的资源，仅由单个的CPU 执行全部的计算。由于Tecplot 360将集中的演算工作分散到全部可用的CPU上所以像streamtraces，slice和iso平面的计算和产生速度也大幅提高。 支持与时间相关的解 Tecplot 360读取非稳态数据时只会展示出第一个time step。在任意time step上的格式或设定更改会自动的传播到整个解集合中。再加上load on demand的功能支持，第一个图像的绘制将非常快速。而以前的版本则会读取全部的time step而造成效能骤减。 点击式的动画编排控制 建立动画可是一项乏味的任务。降低制造动画时鼠标点击次数将能节省不少时间。用户可以用类似DVD播放器的滑杆来快速的穿梭在数据之间。 Tecplot多面体网格格式 除本身的格式之外，Tecplot 360 2008 完全支持FLUENT，STAR-CD/STAR-CCM+，和CFD-ACE+ polyhedral grid格式。 通过进行扩展分析 Python是一个强大的开放资源，它是面向对象可扩展的程序设计语言. 我们特别为需要进行额外分析，如FFTs， splines， statistical functions，等，或是需要更多比编写记录宏命令更为适用的脚本的工程师，将Python脚本添加入Tecplot 360，你可以在Windows， Linux，和Mac OS X 中运行这些脚本文件。 Python为综合其他语言、工具和相关的标准数据库提供了强有力的支持. Tecplot 360 2008的用户现在可以利用大量的可用资源库，包括SciPy和 数据库，以及用于发展图形用户界面的TK数据库。 X3D是一个标准的图形查看器。当你输出结果的时候用户能够放大，旋转，检验，甚至将这些结果发布到网页上，而且并不需要用到Tecplot 360。 各种重要的3D特征(slices，stream lines，iso-surfaces)和动画控制就建在画面旁边的工具栏。双击任何3D特徵图象就等同于点选进入到相对应工具选单的快捷方式。 新增的绘图工具 Multiple iso-surface groups 配置和控制多达4个iso 表面 Multiple slice groups - 配置和控制多达4组切面群组 Multiple color maps - 配置和使用多达4种不同颜色的图面 Stream trace seeding plane 能快速的启动一个streamtraces Surface streamtraces on a no-slip wall -在一面零速度墙上产生streamtraces Edge plot 依照用户设定的角度侦测与绘制折缝并且拉基于的 Opt-in value blanking 选择性的每个区域内填入空白值 CFD 分析工具 之前的CFD Analyser已经被集成进Tecplot 360中而不再是一个独立的产品。新的CFD Analysis功能可以大幅节省以前用在寻找、抽取与处理关键数据的时间。新的CFD分析工具能帮助客户检验网格的品质，执行空间性的集成，产生颗粒的轨迹，撷取出流体特徵，并且估计数值误差。 计算网格相关物理量，例如高宽比，skewness，orthogonality，stretch factors等等。 计算压力系数，涡度(vorticity) 重要和其他流体力学相关函式。 侦测并且截取出震动表面(shock surfaces)，旋涡核心(vortex cores)，以及分离和重附著线。 集成质量和动量流比率验证收敛。 结合时间和空间轴绘制颗粒轨迹。颗粒可以是无质量的，也可以设定质量和尺寸并且让阻力，重力和浮力影响行进轨道。 用Richardson extrapolation analysis估计数值解的精确度。 结构化的分析与视觉化工具 可以利用延伸出来的绘图和数据读取功能在Tecplot360下作基本的结构分析。 除此之外，同时启用结构分析和CFD的功能 就能够将流体内结构的互动或相互作用(Fluid Structure Interation，FSI)视觉化，让用户能够在一张图里面看见材料的变形和流体的流动变化。这也让Tecplot360在分析市场上主流的结构分析模拟程式码的结果数据时成为一个符合经济效益且易于使用的工具
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