3 设置网格数的大小_cfMesh使用笔记（2D网格）

网格划分流程：
- 画好一个模型文件并定义好patch (用来指定边界条件)，导出为.stl文件并放置到算例目录下。
- 设置好meshDict文件*（用来指定详细的网格划分方法，位于system目录下）*，类似blockMeshDict文件。
- 类似blockMesh指令，在终端中输入cartesianMesh，开始自动划分网格，生成polyMesh文件目录。

1.建造模型

选取仿真软件，这里用的是onshape进行建模。进行二维仿真，草图要在X—Y轴平面进行绘制，并且只需要拉伸草图边界以形成三维模型。

到这里建模完成，但是还没有指定patch，导出为.stl文件，这里使用COMSOL进行划分patch以指定边界条件。
- 创建patch: 打开COMSOL,点击主屏幕---添加组件---三维模型----导入----导出 （选择导出为二进制的.stl文件）。

2.将.stl文件转换为.fms文件

.stl 文件转换为.fms文件，再利用.fms来生成网格，这样可以创建质量更好的网格质量。在.stl 所在的目录下打开终端输入surfaceToFMS name.stl,就会在当前目录下生成名为name.fms的文件。 .fms文件可以以文本的形式打开，这样也方便对从COMSOL中导出模型的patch名称与类型进行重设定，.fms样式如下：

3.cfMesh简单生成网格

进入cfMesh教程文件hatOctree，里面已经有了.fms文件与meshDict文件，简单的meshDict内容如下:

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*
| =========                 |                                                |
|       /  F ield         | cfMesh: A library for mesh generation          |
|      /   O peration     |                                                |
|     /    A nd           | Author: Franjo Juretic                         |
|    /     M anipulation  | E-mail: franjo.juretic@c-fields.com            |
*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile
{
    version     2.0;
    format      ascii;
    class       dictionary;
    object      meshDict;
}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

maxCellSize     0.01; //默认最大网格尺寸

surfaceFile     "geom.fms"; //生成网格的模型文件

boundaryLayers   //边界层的默认设置
{
    nLayers         6; //边界层层数6
    thicknessRatio  1.2;  //前一层边界层与后一层边界层的比值
}

// ************************************************************************* //

在算例目录下打开终端，输入cartesian2DMesh,生成polyMesh文件目录，网格划分完毕。

打开paraview可查看网格

4.修改cfMesh文件对网格进行细化

使用的模型：

使用的meshDict文件内容：

 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

surfaceFile "2Dsks_comsol.fms";

minCellSize 1.5;

maxCellSize 1.5;

boundaryCellSize 0.1;
localRefinement
{
 "channalwall1.*"
    {
        cellSize 0.2;
        additonalRefinementLevels 5;//maxCellSize/2的n次方，n为additionalRefinementLeverls的值。同时具有cellSize和additonalThickness时优先选择后者。
         refinementThickness 0.8;//定义细化区的厚度，单位为m
    }
 "channalwall2.*"
    {
        cellSize 0.2;
        additonalRefinementLevels 5;//maxCellSize/2的n次方，n为additionalRefinementLeverls的值。同时具有cellSize和additonalThickness时优先选择后者。
         refinementThickness 0.8;//定义细化区的厚度，单位为m
    }
 
}

objectRefinements
{
    boxExample
    {
 type        box;
        cellSize    0.3;
        centre      (153.5 0 5);
        lengthX     107;
        lengthY     16;
        lengthZ     12;
    }
    sphereExample1
    {
 type       sphere;
        cellSize 0.5;
        centre (100 0 5);
        radius 20;
        refinementThickness 20;
     }
    sphereExample2
    {
 type       sphere;
        cellSize 0.5;
        centre (207 0 5);
        radius 20;
        refinementThickness 20;
     }
}

boundaryLayers
{
/*    nLayers 5;

    thicknessRatio 1.1;

    maxFirstLayerThickness 2;
*/
    patchBoundaryLayers
    {
 "channalwall1.*"
    {
        nLayers     7;  //nuber of layers (optional) 
        thicknessRatio      1.3;
        maxFirstLayerThickness      0.1;
        allowDiscontinuty       1;  
    }
 "channalwall2.*"
    {
        nLayers     7;  //nuber of layers (optional) 
        thicknessRatio      1.3;
        maxFirstLayerThickness      0.1;
        allowDiscontinuty       1;  
    }
    }

    optimiseLayer 1;
    untangleLayers 0;
    optimisationParameters
    {
        nSmoothNorms 6;

        maxNumIteration 7;

        featuresSizeFactor 0.4;

        recalculateNormals 1;

        relThicknessTol 0.01;
    }

生成的网格如下：

meshDict文件的详细讲解

surfaceFile "2Dsks_comsol.fms"; //生成网格所用的模型文件

minCellSize 1.5;    //默认的最小网格尺寸

maxCellSize 1.5;    //默认网格的最大尺寸

boundaryCellSize 1.5;   //默认的边界层尺寸

这三个选项为默认选项，即如果没有做另外的局部细化，则默认网格大小为以上设置的数值,只设置这几个参数也可生成网格，如下：

- patch局部加密，下面的代码用来加密指定patch临近的网格。

 localRefinement
{
 "channalwall1.*"     //指定patch名
    {
        cellSize 0.2;    //指定网格尺寸
        additonalRefinementLevels 5;//maxCellSize/2的n次方，n为additionalRefinementLeverls的值。同时具有cellSize和additonalThickness时优先选择后者。
         refinementThickness 0.8;//定义细化区的厚度，单位为m
    }
 "channalwall2.*"
    {
        cellSize 0.2;
        additonalRefinementLevels 5;//maxCellSize/2的n次方，n为additionalRefinementLeverls的值。同时具有cellSize和additonalThickness时优先选择后者。
         refinementThickness 0.8;//定义细化区的厚度，单位为m
    }
 
}

在只有默认参数设定的基础上加入localRefinement字段，效果如下：

- 区域加密，一个形状的区域（此区域形状可为长方体区域，球型区域等，具体可详见用户指南）

 objectRefinements
{
    boxExample
    {
 type        box;   //加密区域类型，这里为长方体
        cellSize    0.3;   //区域网格尺寸
        centre      (153.5 0 5); //长方体的中心坐标
        lengthX     107;   //X方向长度，即长方体的长
        lengthY     16;    //Y方向长度，即长方体的宽
        lengthZ     12;    //Z方向长度，即长方体的高
    }

继续在上面的基础上增加区域加密，效果图如下：

这里的波浪通道处于矩形区域之中，可见通道被全部加密。但是由于locaRifinement定义的网格尺寸比objectRefine定义的小，所以不会受到影响。若几个加密区域有重叠部分，重叠部分的网格尺寸以较小尺寸网格的区域为准，且不同网格尺寸之间会自动调整过度区域网格。如下，定义的球形加密区域与长方体加密区域有重叠部分，因为长方体加密区域的尺寸更小，所以重叠部分以长方体加密区域的网格尺寸为准，并且球形加密区域会有自动过渡。

   sphereExample1    //加密区域名字
    {
 type   sphere; //加密区域类型（这里是球形）
        cellSize 0.5;  //加密区域网格尺寸
        centre (100 0 5);  //球形加密区域球心
        radius 20;    //球形加密区域半径
        refinementThickness 20;
     }
    sphereExample2
    {
 type   sphere;
        cellSize 0.5;
        centre (207 0 5);
        radius 20;
        refinementThickness 20;
   }

- 边界层网格设置
  - 全局边界层默认设置

 boundaryLayers
{
   nLayers 5;    //边界层数

    thicknessRatio 1.1;  //后一层边界层网格与前一层边界层网格厚度的比值

  maxFirstLayerThickness 2; //最外层边界层的最大厚度
 }

加上这段代码后，未特殊指定加密的边界层将全部默认为这里设定的参数，效果如下：

- - 指定边界层设置

 patchBoundaryLayers 
{     
     "channalwall1.*"		//指定patch名称 
     {     
          nLayers     7;  //边界层层数     
          thicknessRatio      1.3;	//后一层边界层网格与前一层边界层网格的比例     
          maxFirstLayerThickness      0.1;  	//最外层边界层的最大厚度     
          allowDiscontinuty       1;  //允许边界层时候连续
 }

- 边界层网格大小的一些参数设置

     optimiseLayer 1;
    untangleLayers 0;
    optimisationParameters
    {
        nSmoothNorms 6;  //光顺边界层法向量过程中的迭代次数，不是必须的的，默认值是5

        maxNumIteration 7; //平滑过程中的迭代次数,不是必须的的，它的默认值是5

        featuresSizeFactor 0.4; //最大允许的层厚度与估计的特征尺寸之间的比率。在以曲率为主的区域，它被用来限制层的厚度。它不是强制的，它的有效范围在0和1之间。默认值是0.3。

        recalculateNormals 1; //计算表面法向量，并对齐边界层边缘使其指向法向量方向。该设置不是强制性的，在默认情况下是开启的。

        relThicknessTol 0.01; //范围为0-无穷，值越小，边界层网格之间的厚度分布越均匀
    }

5.cfMesh的安装

在OpenFOAM/OpenFOAM-6目录中打开终端，输入下列命令：

 git clone https://github.com/blueCFD/cfMesh.git cfmesh
cd cfmesh
git checkout development-OF5x
./Allwmake -j   //进行编译

等待编译完成，编译时间一般5分钟到20分钟，看电脑性能而定。

1.不用onshape直接指定patch,是因为还没有找到有关的详细操作，没有学会；但是在偶然之间发现COMSOL可以自动划分patch，所以才用了上面这个笨办法。如果哪位大神知道如何直接在onshape中指定patch，或者有其他更好的方法，还请评论留个言，让我学习一下。

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_34193397/article/details/112734228