一 前后处理软件操作指南 Preprocessing& postprocessing
1.1 网格生成Mesh generation
网格需要采用CGNS格式。目前能够生成CGNS格式的网格划分软件很多。此处主要介绍pointwise和gambit的操作方法。
Surface mesh of the spacecraft should be in CGNSformat, which is supported by many commercial mesh generation software. In thismanual, the pointwise and gambit are introduced.
1.1.1 pointwise操作指南 Pointwise
1.1.1.1 基本知识Introduction
pointwise的基本几何部件包括connector,domain, block, database, entity。
database定义几何体，通常都是从CAD工具将几何模型导入Gridgen，导入后成为database。connector被称为一维网格/曲线网格，其实是曲线上的节点（节点个数称为dimension），基本元素是线段，包括polyline、polycurve、conic、circle等几种类型。domain被称为二维网格/表面网格。通过组装connector形成封闭区域，生成domain。domain有结构和非结构之分。block为体网格/三维网格。将domain装配后称为block。结构或非结构domain装配成为结构或非结构的block。注意不一定要先有database，再有grid。可以直接生成connector，再组装网格。
1.1.1.2 界面操作
鼠标是最基本的操作工具。其功能如下：
左键：移动几何体；中键/滚轮：放大缩小；右键：选取实体，移动显示坐标系的坐标原点。ctrl+右键：旋转；
几何体/网格显示窗口，鼠标左键一次选择一个entity,如果entity重叠在了一起，那么使用x或者ctrl+x（或者用空格键）来选择想要的entity。
坐标输入：用空格分隔xyz坐标，用回车输入。
1.1.1.3 操作步骤
建立面/体网格的一般步骤：
1、选择网格类型：结构/非结构，选择分析软件。
2、建立几何模型(database)。可选。
3、建立connector，在其上布置节点。
4、建立domain，作为边界网格。选择closedloop构成domain。建立结构网格时，指定四条边：点击firstedge，选择第一条边，点击next edge，选择下一条边，等等。四个边中对应边的dimension要相同（？）。
5、使用一种网格划分方法改进表面网格点分布。可选。
6、选择closed shell建立blocks，也就是体网格。然后run solver，initiate即可。gridgen一般不显示体网格，为了节省内存。可以利用examine给出参考面，显示体网格。
7、可以使用画网格的方法改进网格质量。可选。
8、定义边界条件。可选。
9、将网格数据以分析软件需要的形式输出。
10、保存。
1.1.1.4 参考
文件格式说明：
***.pw是pointwise的项目存档；***.gg是gridgen的项目存档文件；***.cgns是导出的cgns格式网格；***.dba是几何模型文件。
1.1.2 gambit操作指南
相对于gridgen/pointwise只能支持自底向上（点-线-面-体）划分网格，gambit还支持自顶向下划分网格。
1.1.2.1 基本操作
鼠标左键 – 旋转；中键 – 拖曳；右键上下移动 – 缩放；水平移动– 转动；选取：Shift +左键；连续选取：按住Shift不松
1.1.3 网格生成后的处理方法
cgns网格用grid.exe程序进行处理，处理前还需要网格节点的坐标信息。这个信息可以采用tecplot自动生成。此处以Tecplot 360为例。
首先，导入pointwise输出的Patran格式文件。然后，使用tecplot的import功能，选择patran格式。然后找到扩展名为.pat的网格文件，选择”Select zones and vars”。
点击OK后，出现loaderoptions窗口。在vars to load仅保留nodeuserid和element userid，点击OK。出现select initial plot窗口，选择3d cartesian。
然后从File菜单中选择Writedata file…，设置ASCII, Point，XYZ。输出即可。输出后的文件，用Ultraedit打开，然后选择点的坐标，并在起始行写上点的总个数。
1.2 计算结果显示-tecplot使用简介
tecplot极为适合于流场方面计算结果的显示处理。此处以tecplot9和tecplot10为例。
1.2.1 基本概念
1.2.1.1 数据组织方式
tecplot将数据分为两类：ordered data和有限元数据。在tecplot中非结构网格数据称为有限元数据FE-Data，由一组点和这些点的连接性表组成。有限元数据可以分为表面的FE-data和体的FE-Data。表面的即是三角形或者四边形网格，而体的则是四面体或者六面体brick网格。
tecplot文件存储格式可以是binary，也可以是text。二进制数据格式比ASCII数据格式更快,因为他们占用更少的空间.因此如果有大文件需要显示，请先转换为二进制格式的Plt文件。
数据文件可以分成若干个RECORD: ZONE,TEXT,GEOMETRY,CUSTOM LABELS，这些RECORD排列在文件头后面。文件头包括title、variables等token。
典型的文件头写法为：
VARVIABLES="DENSITY""V" ...
变量的名称用双引号括起来，引号内的文本只能写在一行内.
1.2.1.2 数据文件写法
（1） 如果有较少量的XY数据对，那么可以直接用data->create zone->enter xy-values。注意要在xy模式下。在打开的对话框中输入x 空格y，这样建立I顺序的区域。
（2） ordered data
block类型 每段写一个变量的所有数据，然后是下一个变量的数据。
point类型 每段写一个数据点的所有变量值，然后下一个数据点。
（3） 有限元数据
数据文件分两节组织。第一节将节点(提供点坐标)或单元(提供单元中心坐标)按照一维顺序排列，在每个节点各种参数值的个数要相同。第二节是connectivitylist。每个单元的连接表为一行。节点序号之间用逗号隔开。对于表面网格，如果需要在四边形网格中表示三角形网格，则把最后两个节点号重复写上即可。
针对体网格的格式要求类似。如果要在brick类型的网格中表示其它类型的网格，比如四面体，pyrimid等，可以把对应的节点序号重复写上。brick类型的连接表意义如下：
N1, n2, n3, n4, n5, n6,n7, n8
前4个为第一层，后四个为第二层。每层的每个节点与本层两个节点以及另一层的一个节点连接。例如n1和n2,n4; n5连接。
一个典型的数据头文件如下：
title ="example"
variables ="x", "Y", "z"
zone t ="1", f=fepoint, n=[节点个数], e=[单元个数], et=单元类型。triangle, quadrilateral,tetrahedron, brick.
实际上e和et可选，tecplot可以从连接性表中自己计算出单元个数。
1.2.1.3 Geometry record
几何图形记录段用来从数据文件中导入几何图形。几何图形是指边界、箭头甚至物理结构的图示等等用线表示的图形。你可以建立仅包含geometry record和text record的数据文件，也可以导入geometry以后通过tecplot交互式的编辑它们。
控制行：--------------------------
geometryrecord以GEOMETRY开头，采用CS指定坐标系：FRAME或GRID，采用X和Y指定原点(锚点)。若采用默认的FRAME坐标系，X和Y为Frame的尺寸单位。如果采用GRID坐标系，X和Y为物理坐标系的单位。对于极坐标系，可以指定Theta和R来代替x和y。后续的坐标总是相对于X和Y的数值而言的。即如果X=1，Y=1，则点(2,3)实际为(1+2, 1+3)。如果采用LINE3D，则需要指定Z。
图形的类型使用T参数指定。T可以为SQUARE - 左下角点通过XY指定。RECTANGLE - 左下角点用XY指定。CIRCLE - 圆心用XY指定。ELLIPSE - 中心用XY指定。LINE- 起点用XY指定。LINE3D - 起点用XY指定。
图形可以用C指定边界颜色，用FC指定填充颜色。可以用L、LT、PL指定线型、线宽、线的pattern。
数据行-----------------------------------
1.2.2 界面操作
基本的绘图功能包括：等值线图、剖面图等。
1.2.2.1 等值线图
等值线图contour-->contour attributes-->contour plot type：flood -->填充图；lines-->等值线；
采用tecplot的frame linking，能够将属于流动的不同区域的多个等值线图组合起来给出流动的一个完整的图像。这个功能的目的是将不同frame的属性连接在一起,保证他们相同的属性。联接的属性有：contour levels, frame size and position, x-,y-axis range, 3d plotview.
除了可以设置frames之间的连接属性外，还可以设置不同的组.同一组中的frames具有相同的属性，更改其中一个frame的属性,其它frame的属性都自动更改。
1.2.2.2 剖面图data slicing
在data菜单里可以选择extract -> slicing。指定相关参数后在三维countour图上已经可以看到明显的线指示slicing的位置。想看其等值线图，只需要把三维的关掉即可。
Interactiveslice tool，可以直接用鼠标在三维图上点，点击图标后面的...可以打开对话框，然后显示一些选项，可以控制slice的位置，让slice动起来，在360中可以设置多达5个的slice group，可以组合显示，也可以单独显示。从contour那里把show legend勾选上，就可以显示级别图。非常方便。
1.2.2.3 Blanking
Blanking，是指定zone的某些部分不显示。在3D图中，类似于cutaway view。Blanking有三种方式：
1)Value-blanking
可以设置最多8个条件，建议新建变量用于value-blanking的操作。
2)IJK-blaning
可以指定是范围内的被blank(interior选项)还是范围外的被blank(exterior选项)。
3)Depth-Blanking：根据网格与viewer plane的距离确定是否显示。
1.2.3 显示数据处理
【手册第25章】
基本的数据处理功能包括：光滑数据、插值数据。
插值是根据一个区域的数据点指定另一个区域的数据点的变量值。可以将不规则数据通过插值建立规则网格的contour图，包括二维和三维。
三角化，可以用来三角化其他划分网格的软件产生的数据点。可以用来建立不规则数据的2-d field plots。
建立1-d line zone,这个可以用来建立单变量函数的函数图。先建立一个区域，然后在specifyequations选项中写出函数，然后画图即可。
建立一个矩形区域。用来将不规则数据插值成规则网格。或者画函数图（双变量函数）。可以在2d或者3d frame中建立区域。
建立三维区域的投影，可以建立关于某一个轴的镜像区域。
1.2.4 数据文件数据处理
tecplot系统能够对读入系统的数据进行一些数学运算。tecplot可以求微分、差分，可以针对某些数据点进行操作。可以对数据进行光滑、插值。
常用的函数见使用手册447页。导数和微分函数ddx==>d/dx，d2dx2==>d2/dx2，ddi==>[v(i+1)-v(i-1)]/2--中心差分。注意微分是对x,y,z，而差分是对i,j,k。如果不能对所有数据点求导,tecplot不会对任何数据点求导.边界的求导函数值可能会不同.
读入系统的变量按照他们的组织顺序编号为V1,V2,....,不区分大小写。变量也可以按照变量名称引用,在大括号中放入变量名称即可,例如r3={r/rfr}。
V3 = V3 -V3[1]，可以在变量后面附加区域标示，用“[]“括起来的自然数。注意只有在方程右面才可以出现区域标示。
U =U(i+1,j) - U(i-1,j) + V(i+2,1) + 3*W(i-1)，也可以加序号。用“()”括起来，可以是绝对的也可以是i,j,k开头的偏移量。如果和区域标示同时出现，需要排列在区域标示后面。