基础教程 - 创建网格与边界条件

完成本教程后，你将掌握以下操作：

• 创建覆盖模型的计算网格；
• 设置网格的三维边界范围；
• 调整 X、Y、Z 三个方向的单元格数量；
• 为网格的六个外边界创建 OPEN 边界条件。

1. 开始前的准备

请先完成基础教程 ：定义火灾，并确认房间几何和 Fire 火源已经创建。

网格尺寸是 FDS 建模中的重要工程选择。通常情况下，单元越小，模型能够表达的空间细节越多，但单元总数和计算时间也会随之增加。实际项目需要结合火源尺度、几何细节、计算资源和网格敏感性分析确定合适的分辨率。本教程使用一个简单的均匀网格演示基本操作。

2. 创建计算网格

1. 在左侧导航树中选择 网格 分类。
2. 单击 新建网格；也可以使用模型工具栏中的网格工具，在三维视图中拖动创建网格。
3. 祝融会根据当前模型的几何范围生成初始网格，并在右侧显示网格属性。
4. 保持网格 ID 为 MESH01，确认“网格精度测试”显示为 通过。

图 1　创建覆盖模型的初始网格

初始网格通常贴近检测到的模型边界。为了让计算域在房间外侧保留一定空间，接下来需要扩大网格的包围箱。

3. 设置网格边界

在左侧导航树中选择 MESH01，然后在右侧属性面板中展开 包围箱，输入以下边界值：

• minX = -4.0 m
• maxX = 4.0 m
• minY = -4.0 m
• maxY = 4.0 m
• minZ = -0.2 m
• maxZ = 3.0 m

图 2　将网格边界扩展到指定范围

设置后，计算域在 X、Y 方向的长度均为 8.0 m，Z 方向的高度为 3.2 m。模型与网格外边界之间的空间可供烟气流动和边界交换使用。

网格必须完整覆盖需要参与计算的几何对象。调整边界后，应在三维视图中检查墙壁、门洞和火源是否都位于网格内部。  

4. 设置网格分辨率

网格边界确定后，在右侧属性面板的 分辨率 分组中设置各方向的单元格数量：

1. 将 X 方向单元格数量设置为 50。
2. 将 Y 方向单元格数量设置为 50。
3. 将 Z 方向单元格数量设置为 18。
4. 确认单元格总量显示为 45,000（50 × 50 × 18）。

图 3　将网格分辨率设置为 50 × 50 × 18

按照当前边界范围，单元尺寸约为：

• X 方向：0.1600 m
• Y 方向：0.1600 m
• Z 方向：0.1778 m

单元尺寸等于该方向上的网格长度除以单元格数量。例如，X 方向长度为 8.0 m，除以 50 个单元后，单元尺寸为 0.16 m。

也可以单击分辨率区域中显示单元尺寸的蓝色链接，直接输入期望的单元尺寸，由祝融计算相应的单元格数量。由于单元格数量必须为整数，最终尺寸可能与输入值存在轻微差异。

增加 X、Y、Z 三个方向的单元格数量会快速增加单元总量。修改分辨率后，应重新检查计算规模和预计运行时间。

5. 设置 OPEN 边界条件

网格边界条件决定流体和热量如何穿过计算域外边界。本教程使用 OPEN 表面，使烟气可以流出计算域，同时允许环境空气流入。

1. 在左侧导航树中右键单击 MESH01。
2. 在快捷菜单中选择 打开网格边界。

图 4　为 MESH01 打开网格边界

该命令会在网格的六个外表面分别创建一个边界通风口，并将默认的 OPEN 表面应用到这些通风口。创建完成后，可以在导航树中查看对应的网格边界通风口。

通风口用于把表面属性应用到二维平面。普通通风口必须依附在障碍物表面或网格边界上；通过“打开网格边界”创建的通风口会自动贴合 MESH01 的六个边界面。

如果以后需要修改某个方向的边界条件，可以选择相应的边界通风口并更改其表面。

6. 完成检查

完成后，项目应满足以下条件：

• 存在 ID 为 MESH01 的计算网格；
• 网格边界为 X [-4.0, 4.0] m、Y [-4.0, 4.0] m、Z [-0.2, 3.0] m；
• 网格分辨率为 50 × 50 × 18；
• 单元格总量为 45,000；
• 单元尺寸约为 0.1600 m × 0.1600 m × 0.1778 m；
• 网格精度测试显示为“通过”；
• 六个网格外边界均已创建使用 OPEN 表面的通风口；
• 项目已保存。

7. 小结

本教程创建了覆盖房间模型的均匀计算网格，设置了网格边界与分辨率，并为六个外边界添加了 OPEN 边界条件。至此，模型已具备几何、火源、计算域和边界条件，可以继续设置模拟时间、输出结果并运行计算。