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【教程】15-ParaView将2D轴对称分析结果转换为3D可视化

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在使用ANSYS Fluent进行计算后，用户经常希望将轴对称分析模型的结果以三维形式查看。然而，由于Fluent中二维和三维的分析模块是分开的，并没有直接的功能可以将轴对称分析模型的结果以三维形式展示。通常，需要另外编写程序将轴对称模型转换为三维，然后再进行可视化。本文将介绍如何使用开源可视化软件ParaView来实现这一转换。

1.轴对称分析模型

在数值模拟中，即使面对三维物理现象，如果现象本身在轴向上是对称的，为了减少网格数量和计算时间，通常会采用轴对称分析模型。例如，在Fluent的教程中，有一个燃烧器的模型，其中高速甲烷通过中心的小喷嘴注入并与周围空气燃烧，该模型就是使用轴对称分析模型计算的。

2.Fluent到EnSight Gold格式的输出

首先，需要将Fluent中的轴对称模型分析结果输出。选择的输出格式为ParaView能够读取的EnSight Gold格式。在Fluent中，通过以下步骤进行输出：

1.选择 File ⇒ Export ⇒ Solution。

2.在弹出的Export窗口中，设置以下选项：

1.File Type：选择EnSight Case Gold。

2.Location：勾选Cell Center（输出单元中心数据）。

3.Cell Zones：选择要输出的单元区域（分析区域）。

4.Quantities：选择要输出的变量。

3.点击Write按钮进行输出。

这将生成一个.encas文件以及与每个变量对应的文件。

3.ParaView的读取准备

输出的EnSight Gold格式不能直接被ParaView读取，需要对.encas文件进行修改：

1.用编辑器打开.encas文件，并进行以下修改：

l删除SCRIPTS行。

l删除文件名周围的双引号。

2.将文件扩展名从.encas改为.case。

修改完成后，该文件应该可以被ParaView读取。

4.ParaView插件

ParaView的开发库VTK中有一个vtkVolumeOfRevolutionFilter，可以将二维面围绕轴旋转以实现三维化，但这个功能尚未内置在ParaView中。因此，可以使用Jonah Sedam创建的插件来实现这一功能。下载VolumeOfRevolution.xml文件并放置在适当的位置。

启动ParaView后，通过以下步骤加载插件：

1.选择 Tools ⇒ Manage Plugins…。

2.在Plugin Manager中：

l点击Load New…按钮。

l指定并加载之前下载的VolumeOfRevolution.xml。

l点击Close按钮。

这样，VolumeOfRevolution插件就会被注册到ParaView中。

5.ParaView中的三维化

在ParaView中进行三维化操作的步骤如下：

1.读取EnSight Gold格式的文件（*.case）。

2.使用Merge Blocks过滤器将数据格式转换为Unstructured Grid并简化。

3.删除输出的EnSight Gold格式中的Line元素，因为它们可能会干扰后续处理。

4.使用SpreadSheet View选择并提取非Line元素类型，然后将其转换为Polygon数据。

5.使用加载的插件将轴对称模型三维化：

1.在Pipeline Browser中选择ExtractSurface1。

2.点击Filters ⇒ Alphabetical ⇒ Volume Of Revolution过滤器。

3.在Properties标签页中设置：

1.Axis Direction：以向量形式指定旋转轴。

2.Sweep Angle：以度为单位指定旋转角度（360度为一圈）。

3.Axis Position：以坐标形式指定旋转轴的起点。

4.Resolution：指定旋转方向的分辨率。

4.点击Apply。

完成这些步骤后，轴对称模型就被成功转换为三维模型了。三维化的数据可以使用体积渲染技术进行显示。

结语

本文介绍了如何使用ParaView将Fluent计算得到的轴对称模型分析结果转换为三维形式。尽管轴对称模型本质上不需要三维化，但三维化可能有助于更好地理解现象。

来源：CFD饭圈

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