Star-CCM教程-包面技术对进气歧管划分网格（附练习文件下载）
本案例的演示软件版本是STAR-CCM+ 2302。几何文件请在文章底部下载。本文演示如何使用包面从表示进气歧管组件的一套零部件中抽取内部流体表面。一、导入几何 启动 Simcenter STAR-CCM+。 开始模拟。选择文件 > 导入 > 导入面网格。在打开对话框中，导航至文件夹。选择 baffles.x_t、manifold_body.x_t、sensor.x_t、struts.x_t 和 valve.x_t，然后单击打开。在导入表面选项对话框中，设置以下属性：属性 设置根据重合实体创建部件接触停用网格化密度精细单击确定接受其余的默认导入表面选项。将模拟另存为 Star1.sim。二、确定边界 展开几何 > 零部件节点。 同时选择挡板1、挡板2 和挡板3。右键单击其中一个选定零部件，然后选择组合。将组合零部件重命名为挡板。按下表所示组合并重命名其余零部件：零部件新零部件名称歧管体1、阀门2交叉管歧管体2歧管体歧管体3进口管传感器传感器支架1、支架2支架阀门1阀门三、激活包面 右键单击几何 > 操作节点，然后选择新建 > 表面准备 > 包面。 在创建包面自动网格操作对话框中选择所有零部件，然后单击确定。两个包面节点出现在模拟树中，呈现未执行状态，位置如下：几何 > 零部件：此节点表示由包面操作产生的零部件。几何 > 操作：此节点表示包面的动作，允许执行包面操作。导航至几何 > 操作 > 包面 > 默认控制。设置以下属性：节点属性设置基础尺寸值0.09 m目标表面尺寸基数百分比10.0最小表面尺寸基数百分比5.0在本教程中，使用了基础尺寸为 0.09 m 的相对尺寸指定方法，该尺寸大约是歧管主体的宽度。四、封盖几何 要打开包面泄露检测对话框和相关的表面修复工具：导航至几何 > 操作。右键单击包面节点，然后选择运行泄露检测。 在编辑对话框中，选择修复表面选项卡。调整视图以使歧管进口管部分如下图所示：进口边界分三个阶段封盖。首先从中平面上的矩形部分开始：在修复表面面板中，单击 （填充多边形块）。在进口管材料厚度表面的四个对角上各单击一次，如下图所示。要完成块填充操作，在选择第四个角点的同时单击右键。表面块按以下所示方式填充：对中平面的圆柱部分以及在半圆柱的进口平面，重复执行以上过程。拼接表面如下图所示：对于其余开放边界，请使用孔填充而不要使用多边形块填充。包面泄露检测工具的默认设置只允许选择面。要选择边或节点，请激活相应的选项：在图形窗口底部，停用 （允许选择面）并激活 （允许选择边）。调整视图以便查看交叉管的开放边界。双击孔周围的特征边以便一次性将它们全部选定。要填充孔，请在修复表面面板中单击 （使用选定边填充孔）。孔填充的结果如下图所示：重复以上过程，填充歧管主体的出口管末端上的三个孔。要选择所有三个特征线环，请在选择过程中按住 <Ctrl> 键。出口管上的孔填充结果如下图所示：至此，几何上的所有主要孔均已封闭。五、泄露检测 在编辑对话框中，选择定位点选项卡。 在定位点面板中，将当前点设置为源点，然后使用图形窗口中的点工具定位歧管体中间的源点（蓝色小球）（大约坐标为 X=0，Y=0.12，Z=-0.01）。将当前点设置为目标点 1。使用点工具将目标点（红色小球）定位到歧管几何以外任何位置（例如，大约 X=0，Y=0.12，Z=0.1）。源点和目标点已正确定位：要运行泄露检测器，请在泄露检测操作组合框内单击重新计算模板和路径。在重新计算模板确认对话框中单击是。Simcenter STAR-CCM+ 需要数秒钟时间来计算八叉树网格并检测是否存在泄露。此时，消息 No path found between source and target points.These points will be on different sides of the final wrapped surface 将显示在输出窗口中，表明不存在泄露。如果检测到孔，则使用多边形块填充来覆盖泄露区域。要重新运行泄露检测器，单击重新计算路径。在“编辑”对话框的底部，单击关闭。六、生成基本包面 右键单击操作 > 包面，然后选择执行。当包面完成后，会出现消息 Surface Remesher Completed。 查看结果：导航至几何场景 1 > 表面 1 > 零部件。将零部件设置为包面。导航至轮廓 1 > 零部件。将零部件设置为包面。单击 （显示所有网格）。停用 （使场景透明）（如果处于活动状态）。通过偏差距离场函数可形象显示包面偏离原始几何的距离。首选确认原始零部件表面：展开工具 > 场函数节点。选择 DeviationDistance.Root 节点，然后将零部件设置为挡板、交叉管、进口管、歧管体、传感器、支架和气门。此时请勿选择包面零部件。您要比较包面与原始表面。接下来，创建可视化偏差场景：创建标量场景。选择标量场景 1 > 标量 1 > 零部件节点，然后将零部件设为包面。选择标量场节点，然后设置下列属性：属性设置函数DeviationDistance.Root剪切关闭单位mm最大值1.0场景会显示如下：七、改进歧管体保真度和曲率 导航至操作 > 包面 > 默认控制。 设置以下属性：节点属性设置目标表面尺寸基数百分比8.0最小表面尺寸基数百分比2.5要重新运行包面：切换至几何场景。右键单击操作 > 包面，然后选择执行。八、改进传感器部件保真度 传感器区域的包面目前如下图所示： 传感器和歧管底部之间的间隙约为 2 mm，这小于当前 8 mm 的目标表面尺寸。为防止包面将两个边界连接在一起，应使用防接触。导航至几何 > 操作 > 包面。右键单击防接触，然后选择新建 > 一组防接触组。防接触 > 防接触节点随之创建。选择防接触 > 防接触节点，然后设置以下属性：属性设置表面歧管体和传感器最小尺寸0.5 mm（注意单位）将防接触重命名为传感器防接触。右键单击包面 > 自定义控制，然后选择新建 > 表面控制。编辑自定义控制 > 表面控制节点，然后设置以下属性：节点属性设置表面控制部件表面传感器控制 > 最小表面尺寸最小表面尺寸自定义控制 > 目标表面尺寸目标表面尺寸自定义值 > 最小表面尺寸基数百分比0.5值 > 目标表面尺寸基数百分比1.0重新运行包面：右键单击操作 > 包面，然后选择执行。包面过程完成后，STAR-CCM+ 会将新结果更新到显示内容：传感器部件不再联接到歧管体。表面分辨率得到提高，由此传感器已明确定义，且清晰地与歧管侧壁面相交。九、改进通道保真度 依据当前参考目标尺寸 8 mm，歧管交叉管中存在的三个通道已被去特征。当前包面中通道的位置如下图所示： 展开几何 > 零部件 > Manifold Body(歧管体) 节点。右键单击表面 > 面，然后选择根据块分割。在根据块分割零部件表面原位对话框中，选择块项 [80, 215]。在块选择控制组合框中，单击多增长选定块。在块多增长选项对话框中，将步数设置为有限，值为 5。单击确定。选定对应通道的块和连接通道的块。为了提高可视性，通道块显示如下。连接通道的块显示如下。将零部件表面名称设置为通道。单击创建，然后单击关闭。新表面出现在模拟树中。保留通道零部件表面的导入面：选择操作 > 包面节点并激活执行局部包面。展开操作 > 包面 > 默认控制节点。选择保留的输入表面节点，然后将排除表面设为歧管体 > 表面 > 通道。重新运行包面：右键单击操作 > 包面，然后选择执行。当过程完成后，显示通道零部件表面：展开表面 1 节点。选择零部件节点，保持当前零部件选择，还要选择包面 > 歧管体 > 通道零部件表面。现已使用初始曲面网格化将通道包括在内。十、改进凸缘保真度 这些凸缘表示互相接近但不相交的高曲率区域。每次包面迭代都会导致凸缘区域去特征，如下图所示： 右键单击操作 > 包面 > 防接触，然后选择新建 > 两组防接触组。一个新节点防接触出现在防接触节点的下方。选择防接触 > 防接触节点，然后设置下列属性：属性设置表面组 1歧管体表面组 2交叉管和进口管最小尺寸2.0E-4 m (0.2 mm)将防接触节点重命名为凸缘防接触。用新设置重新运行包面：右键单击操作 > 包面，然后选择执行。当过程完成后，STAR-CCM+ 更新显示屏，显示新结果。此时凸缘已有明确定义，在圆周方向有锐角边。十一、改进阀保真度 由于包面已去除阀与四通管表面之间的间隙，因此使用另一个防接触来改善包面的输出。 右键单击操作 > 包面 > 防接触节点并选择新建 > 两组防接触组。选择防接触节点，然后设置以下属性：属性设置最小尺寸0.5 mm表面组 1四通管表面组 2阀门将防接触节点重命名为 Valve CP。使用新设置重新运行包面：右键单击操作 > 包面，然后选择执行。该过程完成后，Simcenter STAR-CCM+ 会将新结果更新到显示内容：该阀现已定义良好，且不与四通管的侧壁相交。保存模拟。十二、改进挡板保真度 右键单击几何 > 操作 > 包面 > 防接触，然后选择新建 > 一组防接触组。 选择防接触节点，然后设置以下属性：属性设置表面挡板和歧管体最小尺寸1.0 mm将防接触节点重命名为挡板 CP。为获得更细化的表面，请使用另一个表面控制更改挡板表面尺寸：右键单击操作 > 包面 > 自定义控制，然后选择新建 > 面控制。选择面控制 2 节点，将零部件表面设置为挡板，然后设置下列属性：节点属性设置控制目标表面尺寸目标表面尺寸指定自定义值最小表面尺寸最小表面尺寸指定自定义值值目标表面尺寸基数百分比2.0最小表面尺寸基数百分比1.0要重新执行包面，右键单击操作 > 包面，然后选择执行。该过程完成后，Simcenter STAR-CCM+ 会将新结果更新到显示内容：挡板相交区域的特写如下所示：十三、重构表面网格 使用操作 > 自动网格 > 表面重构。 保存文件。 来源：CFD饭圈
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