3.2.4 Разработка класса BlockMeshDict

blockMeshDict — словарь утилиты blockMesh, с помощью которой генерируется расчетная сетка. В нем содержатся данные о геометрии пространства, в котором ведется расчет. Пример содержимого словаря показан в листинге 3.

Листинг 3 — Пример содержимого словаря blockMeshDict

vertices

(

(0 0 0 ) (1 0 0 ) (1 1 0 ) (0 1 0 )

(0 0 0.1 ) (1 0 0.1 ) (1 1 0.1 ) (0 1 0.1 )

);

blocks ( hex (0 1 2 3 4 5 6 7 ) (50 50 1 ) simpleGrading (1 1 1 ) ); edges ( );

boundary

(

movingWall

{

type wall; faces

(

(3 7 6 2 )

);

}

fixedWalls

{

type wall; faces

(

(0 4 7 3 ) (2 6 5 1 ) (1 5 4 0 )

);

}

frontAndBack

{

type empty; faces

(

(0 3 2 1 ) (4 5 6 7 )

);

}

);

mergePatchPairs ( );

Содержимое словаря blockMeshDict всегда одинаково по структуре: сначала идет ключевое слово convertToMeters, после которого указывается масштаб.

36

Затем идет список вершин, обозначенный словом vertices, затем список блоков blocks, список дугообразных граней edges, список границ boundary и список объединяемых границ mergePatchPairs. Исходя из этой структуры была написана реализация функции-парсера CopyDict для класса BlockMeshDict. Помимо функции-парсера были определены такие классы, как Vertice, Block, ArcEdge и BoundaryBM, а также класс Face. Способ форматирования списка mergePatchPairs не указывается, и в tutorial-кейсах OpenFOAM также нет примеров его использования, из чего следует вывод, что этот список используется крайне редко. Ввиду этого для объектов этого списка не был введен отдельный класс, и его невозможно будет редактировать, используя разрабатываемое приложениеинтерфейс. Исходный код описания и реализации перечисленных классов можно посмотреть в приложении.

Список вершин в словаре blockMeshDict содержит вершины, записанные в следующем формате:

(<double>, <double>, <double>)

В круглых скобках указываются три дробных числа: первое — координата по оси X, второе — координата по Y, третье — координата по Z. Соответственно, класс Vertice будет содержать три поля (см. табл. 7).

Таблица 7 — Поля класса Vertice

Для создания расчетной сетки с помощью утилиты blockMesh необходимо задать пространство в виде стыкующихся друг с другом блоков. Блоки указываются в виде списка с названием blocks. Единичный блок записывается в словаре blockMeshDict следующим образом:

37

hex (<int> <int> <int> <int> <int> <int> <int> <int>)

(<коэффициентыРасширения>)

Здесь hex — ключевое слово, означающее начало описания блока. За ним следуют восемь целых чисел. Каждое из этих чисел является номером вершины из списка вершин, заполненного ранее в словаре. Таким образом для блока задаются восемь его вершин. Затем следует текстовое имя блока (опционально). После этого в круглых скобках указывается три целых числа: первое — количество ячеек, на которое разбивается данный блок по оси X, второе — по Y, и третье — по Z. После этого следует тип расширения ячеек. Тип может быть simpleGrading и edgeGrading. В первом случае в круглых скобках указываются три дробных числа, означающих коэффициенты расширения ячеек по трем осям X, Y и Z, а во втором случае — двенадцать дробных чисел для задания расширения по каждому из ребер отдельно. (Для более подробного описания формата блоков blockMesh, см. [2]).

Для хранения параметров блока разработан класс Block, поля которого приведены в таблице 8.

Таблица 8 — Поля класса Block

38

Грани блоков, на которые разбивается пространство с помощью blockMesh, могут быть не только прямыми, но и кривыми. Кривая может задаваться сплайном, но чаще всего используется дугообразная кривая (arc) с заданием единственной точки интерполяции. Формат задания дугообразной кривой в словаре blockMeshDict следующий:

arc <int> <int> <Vertice>

arc — ключевое слово, показывающее, что данное ребро — дугообразное. За ним следуют два целых числа — это номера вершин, которые соединяются дугообразным ребром. После этого задается точка интерполяции в том же формате, что и описанная выше вершина из списка vertices.

За списком ребер в словаре blockMeshDict следует список граничных поверхностей (патчей), который называется boundary. Формат записи отдельной граничной поверхности следующий:

<имяПатча>

{

type <тип>;

faces

(

<грань1>

<грань2>

39

…

<граньN>

)

}

Вначале указывается текстовое имя патча, затем его параметры, заключенные в фигурные скобки. В параметры входят: тип патча (ключевое слово type), список граней (faces), а также, если указан тип патча cyclic, то указывается еще один параметр, neighbourPatch. Значением этого параметра является имя соседнего с описываемым патча.

Формат записи отдельной грани в словаре blockMeshDict следующий:

(<int>, <int>, <int>, <int>)

Каждое из четырех целых чисел в скобках является номером вершины из списка vertices, которые и составляют грань. При это вершины должны перечисляться по часовой стрелке, если смотреть на грань изнутри блока.

Для хранения параметров грани был разработан класс Face. В данном классе только одно поле типа uint[4], с названием num. В массиве num содержатся номера вершин, из которых состоит грань.

Далее, для хранения параматров границы, был разработан класс BoundaryBM. Его поля приведены в таблице 10.

Таблица 10 — Поля класса BoundaryBM

40

После того, как были разработаны классы объектов, входящих в состав словаря blockMeshDict, был разработан класс BlockMeshDict. Его поля приведены в таблице 11.

Таблица 11 — Поля класса BlockMeshDict

В классе BlockMeshDict реализованы специальные функции, которые используются функцией-парсером CopyDict. Их список приведен в таблице 12.

Таблица 12 — Функции класса BlockMeshDict

Каждая из перечисленных в таблице 12 функций возвращает код синтаксической ошибки типа int, или 0, в случае отсутствия ошибки.

41