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TECPLOT的数据格式及其运用

TECPLOT的数据格式及其应用

清洁能源论坛计算流体力学综合版版主 summered

摘要：本文主要对TECPLOT数据文件的格式进行介绍，对于需要通过创建数据文件来把数值计算结果导入TECPLOT进行后处理的人具有一定的指导意义。文中对有序数据（Ordered）、有限元数据（Finite-Element）分别进行了详细介绍，并配有相关算例，使读者一目了然。

TECPLOT是一种的很优秀的后处理软件，它具有体积小，功能强等优点，而且人们可以通过自己编制程序使TECPLOT的功能得到扩展，这种情况下就要求人们对TECPLOT内部的数据格式要有一定的了解。在浏览论坛时，经常看到有人在讨论与此相关的问题，而处理这些问题，更多的是要依靠实际操作经验，对于初学者来说往往是比较困难的，甚至对贴子的内容不知所云。本文就将结合一些例子对TECPLOT的数据格式进行一些基本的解释，目的是希望大家对这一问题能有所了解，重点是要做到活学活用。

1. TECPLOT的数据结构

关于TECPLOT的数据结构请参见图1。可以看到TECPLOT的数据结构分为两个层次，最高的一层称作数据系列（DATA SET），次一层的被称为数据区域（DATA ZONE），一个数据系列中可以包含有若干个数据区域。

图2表示的是一个比较复杂的数据文件的结构。图中，祯（Frame）1和祯2中所使用的数据存放于数据系列1中，而数据序列1由一个包含有3个区域的数据文件构成；祯3中所使用的数据存放于数据系列2中，它由1个包含2个数据区域的数据文件和1个包含3个数据区域的数据文件组成；祯4中使用的数据来源于数据系列3，它由1个包含2数据区域的数据文件构成。

2. TECPLOT的数据类型

TECPLOT包括两种数据类型，一种叫做有序数据（ordered），另一中叫做有限元数据（finite-element）。下面分别对两种数据进行介绍。

1）有序数据

TECPLOT按照一定的逻辑顺序将有序数据存放在一个1维、2维或3维的数组中。I、J、K被用来表示每一个数据点在这个数据组中的位置，这些数组

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的常见排列方式有以下3种：I排列，IJ排列，IJK排列。为了方便理解，我

们可以用1维、2维或3维的矩阵来对这些数组进行类比。

图2 一个复杂的数据结构示意图

图1 TECPLOT 数据结构示意图

2）有限元数据

有限元数据就是常说的FE数据，它定义了一系列的点，然后用这些点来构成元素。有限元数据可以分成FE-面和FE体两类，前者用一系列三角形或四边形构成2维场或3维曲面；后者用四面体或六面体来构成3维场。

3. 文本记录与图形记录

先讲一下相对简单的文本记录与几何记录的数据格式。数据文件导入TECPLOT后的结果如图3所示，数据文件内容及相应的注解如下，为了便于阅读将数据文件文字设置成蓝色，以便于区分。

TEXT X=20, Y=85, F=HELV-BOLD, C=BLUE, H=7.5,T="Example Text"

TEXT表示将要进行文本输入；X、Y有些类似于相对坐标，其数值定义了相对坐标的原点；F（font）说明文字的字体，默认的字体是Helvetica Bold；C（color）用来说明文字颜色，默认的颜色是黑色；H（height）说明文字高度，默认的高度是3；T（text）用来确定文本的内容，引号内的文字为文本内容。

TEXT X=20, Y=75, F=TIMES-BOLD, H=5, T="Subtitle"

同上。

TEXT X=80, Y=25, F=TIMES-ITALIC-BOLD, H=4, C=RED,

BX=FILLED, BXF=YELLOW, BXM=50, BXO=CYAN,T="Filled Box"

X、Y、F、H、C的设置同上。其中，BX（boxtype）表示文本框的形式，FILLED说明它是填充的；BXF（boxfillcolor）用来说明文本框内的填充颜色；BXM用（boxmargin）来说明文本框的富余；BXO（boxcolor）用来说明文本框边缘的颜色。默认情况下，文本框中间的镂空的，即是透明的。

TEXT X=41, Y=8, H=4, F=COURIER-BOLD,

C=CUST3, BX=HOLLOW, BXO=CUST4, T="Hollow Box"

与上面的例子基本相同，只是BX=HOLLOW表示文本框的形式为镂空。

GEOMETRY X=50, Y=50, T=RECTANGLE, FC=WHITE, C=BLUE

40 30

T（geomtype）用来说明几何体的形式，RECTANGLE表明几何体为四边形；FC（geomfillcolor）用来说明几何图形内部的填充颜色；C（color）用来说明几何体边缘线的颜色；40和30分别表示水平的边和竖直的边的长度。

GEOMETRY X=30, Y=30, T=CIRCLE, FC=BLUE, C=GREEN

- 40 -

- 41 -

GEOMETRY X=70, Y=65, T=LINE, FC=PURPLE, C=BLACK 1 1表示有一组数 4 4表示有四个点

-10 0 以下分别是点的坐标 0 10 10 10 10 0.6

线

注意：图形记录中几何体形式T 包括正方形（SQUARE ）、矩形

图5 文本和图形在TECPLOT 中的显示

（RECTANGLE）、圆（CIRCLE）、椭圆（ELLIPSE）、2维直线（LINE）、3维直线（LINE3D）。

4. 有序数据的格式

前面我们已经对有序数据进行了一些简单的介绍，下面我们将对有序数据组成的数据文件的格式进行说明。我们先举一个按照I序列来排列数据的例子。在t=1s和t=2s两个时刻分别对某区域内四个点进行压力和温度的测量，测量结果见表1。对于这个例子我们可以组织两个数据区域（ZONE），每个区域包含三个变量：位置（Position）、温度（Temperature）、压力（Pressure）。具体的文件的内容及相应的解释如下文，其中蓝色文字代表数据文件，文件导入TECPLOT后形成的图形参见图6（需要在Plot Attributes中进行简单的调整）。

表1 测量结果

t=1s t=2s

位置温度压力位置温度压力

71.30 563.7 101362.5 71.31 564.9 101362.1 86.70 556.7 101349.6 84.42 553.1 101348.9 103.1 540.8 101345.4 103.1 540.5 101344.0 124.4 449.2 101345.2 124.8 458.5 101342.2 数据文件：

TITLE = "Example: Multi-zone XY-Plot"

TITLE用说明数据集的名称，引号内的内容为文件的名称

VARIABLES = "Position", "Temperature", "Pressure"

VARIABLES用来指定变量名称；TECPLOT默认使用变量名称作为坐标轴的名称

ZONE T="1 seconds", I=4

ZONE表示下面描述的是一个数据区域；T用来来指定数据区的名称，I=4表示在I序列上有4个点

71.30 563.7 101362.5 第一点的各变量值，以下依次类推

86.70 556.7 101349.6

103.1 540.8 101345.4

124.4 449.2 101345.2

ZONE T="2 seconds", I=4 以下为第二个数据区的内容

- 42 -

- 43 -

71.31 564.9 101362.1

84.42 553.1 101348.9 103.1 540.5 101344.0 124.8 458.5 101342.2

TEXT X=0.36, Y=0.87, H=4, T="SAMPLE CASE" 请参见第三节的内容。

的数值的输入。VARIABLES = "Position", "Temperature", "Pressure" ZONE F=BLOCK, T="1 seconds", I=4 71.30 86.70 103.1 124.4 563.7 556.7 540.8 449.2

101362.5 101349.6 101345.4 101345.2 ZONE F=BLOCK, T="2 seconds", I=4

- 44 -

71.31 84.42 103.1 124.8

564.9 553.1 540.5 458.5

101362.1 101348.9 101344.0 101342.2

TEXT X=0.36, Y=0.87, H=0.04, T="SAMPLE CASE"

a 11 a 12 a 13 a 21 a 22 a 23

第一个变量X 的所有数据（3 7 2 6 1 5）被一次性的赋值给所有数据点，赋值的顺序为a 11、a 21、a 12、a 22、a 13、a 23，也就是说，在赋值时，从J=1开始，I 从1变化到Imax（本例中Imax=2），然后J=2，I 再从1变化到Imax，依次进行直到J 变化到Jmax 为止。其它变量的赋值顺序与此相同。由此我们可以看出，I 比J 的变化快，所以，在编制程序输出数据文件时，

我们需要使I的循环语句包含在J的循环语句内，这一点尤为重要。IJK排序的有序数据中，I变化得最快，J的变化速度次之，K变化得最慢，有关IJK排序的例子可以参考手册中的相关内容。

5. 有限元数据的格式

有限元数据需要在数据区域中使用F=FEPOINT（点形式）或F=FEBLOCK （块形式）来进行说明；N用来说明数据点的个数；E用来说明数据点形成的元素（element）的个数；ET用来说明元素的形式，它包括三角形（triangle）、四边形（quadrilateral）、四面体（tetrahedron）和六面体（block）。在有限元数据中，数据被分成两个逻辑部分：第一部分各个数据点上变量的数值，整个格式与按照I排序的有序数据相同；第二部分说明了各个数据点的连接方式，即元素是由哪几个数据点所构成的。换句话说，对于第二部分来说，任意一个数字表示的是该数据点的序号，这个序号是该数据点在第一部分中按照I排列的序号。所以，在第二部分中，各行内数字的顺序是可以调换的。下面举一个有限元数据的例子

VARIABLES = "X", "Y"

ZONE N=5, E=3, F=FEPOINT, ET=TRIANGLE

1.0 1.0

2.0

3.0

2.5 1.0

3.5 5.0

4.0 1.0

1 2 3

3 2 4

3 5 4

数据文件导入TECPLOT后的图形如图8所示。数据区域中第一部分共有5行，用来说明5个数据点上的变量值，这与N=5是相对应的；第二部分有3行，说明该数据区域一共会画出3个元素，这与E=3是相对应的，其它的说明文字请读者结合前文自己来理解。

6. 总结

TECPLOT数据文件中的数据无外乎两种，一种是有序数据，另一种是有

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限元数据，两种数据都可以分为点形式和块形式。有序在数据区域中用

F=POINT 或F=BLOCK 来说明，而有限元数据在数据区域中用F=FEPOINT 或F=FEBLOCK来进行说明。

对TECPLOT