可导出的网格模型

本部分将总结 Simpleware FE 模块如何导出网格模型至每个单独的软件。

两种支持 COMSOL Multiphysics 的导出格式：网格文件格式（*.mphtxt）和 Nastran 格式（*.nas）。Nastran 格式文件的优点是可导出包含材料属性、接触和壳单元的信息，而网格文件就仅有网格信息。

导出的 Nastran 文件：

• 网格中包含的每个分割掩膜在 COMSOL Multiphysics 中都表示为一个子域。
• 单元类型
  • All tetrahedra：COMSOL Multiphysics 不支持混合的六面体-四面体网格，因此在定义单元类型中仅有 All tetrahedra 选项。
  • Higher-order：Simpleware FE 模块只能导出线性单元到 COMSOL Multiphysics，用户可以在 COMSOL Multiphysics 中转换为高阶。
  • Reduced-integration：不适用
• Contacts：掩膜间的接触对将会在 COMSOL Multiphysics 的 Definitions 部分创建一个通用接触对。
• Node sets：节点集不是从 Nastran 文件导入，但用户可以采用上述的接触定义。
• Shells：可以在 COMSOL Multiphysics 的 Materials 部分找到在掩膜间、掩膜周围和到图像边界创建的壳单元。
• Material properties：为每个掩膜添加的材料属性可以在 COMSOL Multiphysics 的 Materials 部分进行编辑。对于基于灰度的材料，会为映射方程的每一步创建一个子域。

MATLAB 导出将 Simpleware 表面或体积网格数据写入一个 *.mat 二进制文件。文件中包含的体积或表面网格采用 MATLAB 矩阵的形式。例如，包含 p 个 顶点、m 个四面体和 n 个六面体的网格将由以下矩阵表示：

• n x 3 矩阵存储点数据
• 四面体单元：顶点 ID 的 m x 4 矩阵
• 六面体单元：顶点 ID 的 n x 6 矩阵

如果以上示例包含 2 个部件的网格，则有 2 个选项可用于区分这些部件。将每个部件的单元格写入它们自己的矩阵（因此总共有 5 个矩阵），或者为每个单元格类型写一个标签矩阵。上述示例的标签矩阵将是 m x 1。对于其他类型的单元，列数等于每个单元格中的顶点数，如四边形为 4 个顶点。

有关文件格式的更多详情可参阅文件： http://www.mathworks.co.uk/help/pdf_doc/matlab/matfile_format.pdf

OpenFOAM CFD 导出创建的多个文件通常应放置在 OpenFOAM 项目案例文件夹的 constant/polyMesh 下。导出文件：

• Points：按节点索引排序的网格节点 xyz 位置。.
• Faces：按面索引排序的网格中每个三角形或四边形面的节点索引。
• Owner：按面索引排序每个面的拥有单元格（每个面内的单元格）。
• Neighbour：按面索引排序的相邻单元格（面外的单元格）索引，文件中仅包含有相邻单元格的那些面。
• Boundary：列出内部接触（表面贴片）的面索引范围。

如果导出的是多部件网格模型，则文件中还应导出：

• faceZones：每个部件和部件间界面的内部面索引列表。
• cellZones：每个部件的单元格索引列表。

更多详情可参考 OpenFOAM 网站的用户手册： http://www.openfoam.org/docs/user/mesh-description.php#x23-1290005.1.1

VTK 导出按 VTK 传统格式，，采用 vtkUnstructuredGridWriter 以 vtkUnstructuredGrid 形式写入网格。更多详情可参考：

http://www.vtk.org/doc/nightly/html/classvtkUnstructuredGrid.html http://www.vtk.org/doc/nightly/html/classvtkUnstructuredGridWriter.html

单元格属性数据数组“PartId”用于明确每个单元格（四面体/六面体）属于哪个部件。接触面写为三角形和四边形。对于表面，单元格属性数据数组“PartId”识别表面下方的部件，数组“PartIdTo”识别表面上方的部件。这里的“上”和“下”是当从表面上方观察时表面的节点按逆时针排序。

• Simpleware 软件内置手册 Simpleware FE module / Export file formats