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研究生: 許智凱
Hsu, Chih-kai
論文名稱: 四面體與稜鏡型網格之建立及其應用
Generation of Tetrahedral/Prismatic Meshes and Its Applications
指導教授: 黃啟鐘
Hwang, Chii-Jong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 47
中文關鍵詞: 四面體與稜鏡型網格之建立
外文關鍵詞: Tetrahedral/Prismatic Meshes
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  • 對於複雜幾何外形,使用非結構性網格具有方便性。為有效建構網格,本文採用CATIA電腦輔助設計軟體來提供幾何外型及表面三角形網格。雖然賴與黃所發展之網格建立法可在流場中建立非結構性四面體網格,然而步驟繁雜且不方便。換言之當外形有所改變時,需重新撰寫資料處理之程式。且此程式分成許多小部分。此外,利用賴與黃之方法在內流場區域建立稜鏡型與四面體時,入/出口處之網格將產生扭曲之現象。本論文改良網格建立步驟及相關程式以解決問題,且將改進後之程式運用至球、圓管、噴嘴、微散熱器、微熱導管及分岐管等流場區域之網格建構。最後,利用尤拉解程式計算球表面及噴嘴軸中心處之壓力分布並與相關之解析解比較以確定網格法之可用性。

    For the domain with complex geometry, it is convenient to use the unstructured meshes. To efficiently construct meshes, the CAD software of CATIA is adopted in this thesis to provide the geometric shape and surface triangular meshes. Although the mesh generation approach, which was developed by Lai and Hwang, can be used to construct the unstructured meshes in the flow field the procedures are tedious and inconvenient. In other words, when the geometry changes, the program for treating the data structure must be rewritten and this program contains several portions. Besides, the meshes near the inlet/outlet regions will be distorted when the approach proposed by Lai and Hwang is applied to the inner flow domains. On this thesis, the above-mentioned problems are solved by improving the mesh generation procedures and related programs. Also, the revised program is need to construct the Tetrahedral/prismatic meshes for the flow field around on inside the sphere , circular pipe, nozzle, micro heat spreader, micro heat pipe and bifurcating tube. Finally, a Euler flow solver is to compute the pressure distributions along the surface of sphere and center line of nozzle. Then, those computed result are compared with the related analytical solution to confirm the availability of present mesh approval.

    目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 IV 目錄 V 圖目錄……………………………………………………………… VIII 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 本文研究內容 4 第二章 四面體/稜鏡型網格建立步驟 6 2-1 電腦輔助軟體 6 2-2 建構幾何外型 7 2-3 建構三角形表面網格 7 2-4 建構稜鏡型網格 7 2-5 輸出網格資料 8 2-6 定義點、線、面資料 8 2-7 建構四面體與稜鏡型網格 8 第三章 四面體/稜鏡型網格建立步驟之改良 10 3-1 程式功能之描述 10 3-2 程式使用過程之描述 11 3-3 REDATA程式之改良 13 3-4 RELE20程式之改良 14 3-5 RELE10程式之改良 15 3-6 程式之結合 16 3-7 稜鏡型網格建立步驟之改良 17 第四章 結果與討論 19 4-1 微散熱器 19 4-2 圓管 20 4-3 噴嘴 21 4-4 球 22 4-5 微熱導管 23 第五章 結論與建議 26 結論 26 建議 26 參考文獻 28 圖目錄 圖1 使用RELE20程式時面上三角形示意圖 30 圖2使用RELE10程式時面上線段連接示意圖 30 圖3 網格資料庫之建立步驟及相關程式使用示意圖(a)……… …31 圖3 續(b)…………………………………… ……………………… 32 圖3 (續)(C) 33 圖4新網格程式使用示意圖 34 圖 5稜鏡型網格端點示意圖 34 圖6稜鏡型網格面編號示意圖 35 圖7稜鏡型網格線段編號示意圖 35 圖8原稜鏡型網格拉伸示意圖 36 圖9 修改後之稜鏡型網格拉伸編號示意圖 36 圖10稜鏡型/四面體網格圖(X=200,入出口處無稜鏡型網格) 37 圖11稜鏡型/四面體網格圖(X=200) 37 圖12 CATIA建構微散熱器幾何外型 38 圖13 CATIA建構微散熱器幾何外型 38 圖14 建構微散熱器表面網格分佈圖 39 圖15建構微散熱器表面網格分佈圖…………………………………39 圖16微散熱器流場中之四面體網格分佈 40 圖17微散熱器流場中之四面體網格分佈 40 圖18微散熱器流場中之四面體網格分佈 40 圖19 噴嘴表面網格分佈圖 41 圖20噴嘴流場區域四面體網格分佈 42 圖21 流體通過噴嘴中心線之壓力分佈圖 42 圖22球表面網格分佈圖 43 圖23盒表面網格分佈圖………………………………………………43 圖24球與盒區域之四面體網格分佈圖………………………………44 圖25 球體表面之壓力分佈圖 44 圖26微熱導管之幾何外型 45 圖27微熱導管表面網格圖 45 圖28 微熱導管流區域之四面體網格分佈圖 46 圖29微熱導管流區域之稜鏡型網格分佈圖 46 圖30分岐管之表面網格分佈圖 47 圖31 分岐管流區域之四面體網格分佈圖 47

    【1】 Lohner, R., and Parikh, P., “Generation of Three-Dimensional Unstructured Grids by the Advancing-Front Method,” International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 8, 1998, pp.1135-1149.
    【2】 Waston, D. F., “Computing the N-Dimensional Delaunay Tessellation with Application to Voronoi Polytopes,” Computer Journal, Vol. 24, No. 2, 1981, pp. 167-172.
    【3】 Liu, C. Y. and Hwang, C. J., “ New Strategy for Unstructured Mesh Generation,” AIAA Journal, Vol. 39, No. 6, June 2001, pp. 1078-1085.
    【4】 John, S., Nick, W., and John, C. P., “Development and Implementation of Gridgen’s Hyperbolic PDE and Extrusion Methods,” AIAA Paper 2000-0679, 2000.
    【5】 Deister, F., and Hirschel, E. H., “Adaptive Cartesian/Prism Grid Generation and Solutions for Arbitrary Geometries,”AIAA 99-0782, Jan. 1999.
    【6】 Karman Jr., S. L., “A 3D Unstructured Cartesian/Prismatic Grid CFD Code for Complete Geometries,” AIAA 95-0343, Jan. 1995.
    【7】 Bonet J., and Jaime P.,“An Alternating Digital Tree (ADT) Algorithm for 3D Geometric Searching and Intersection Problems,”International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 31, 1991.
    【8】 賴建文、黃啟鐘,“動態四面體/稜鏡型網格之建立, ”第
    十二屆全國計算流體力學學術研討會,中華民國九十四年八月.
    【9】 “CATIA Documentation,” DASSUALT SYSTEM, 2002.

    【10】 唐國偉,“四面體與稜鏡型網格之建立及其在微管流之應 用,”成功大學航太系碩士論文,中華民國九十五年七月.
    【11】 黃啟鐘、黃振彧、曾臆聰,“在四面體與稜鏡型網格上探討低馬赫數流,”第十五屆全國計算流體力學學術研討會,中華民國九十七年八月.

    下載圖示 校內:2010-08-21公開
    校外:2010-08-21公開
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