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STAR-CCM 网格技术:进气歧管包面

2年前浏览5518

废话不多说,直接上干货!

几何模型

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导入面网格

  • 启动STAR-CCM 并新建模拟文件,具体如下图所示,其中开启了本地双核并行。
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  • 导入面网格。选择菜单栏File→Import→Import Surface Mesh,在弹出的窗口中找到要导入的进气歧管模型文件,包括:baffles.x_t、manifold_body.x_t、sensor.x_t、struts.x_t和 valve.x_t,全选并导入。
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  • 几何导入参数设置。在弹出的“Import Surface Options”窗口中设置导入参数如下图所示。
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几何边界处理

  • 几何边界处理。这一步主要是对类似的边界进行合并和边界命名。比如对baffle零件的处理:按住“Ctrl”,同时选中“baffle1、baffle2、baffle3”,并右击其中任意一个,然后在弹出的菜单中选择“combine”,使三个零件合并成一个,并重命名为“baffle”,具体如下图所示。
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  • 类似地,合并manifold_body1和valve2,并重命名为Cross pipe;将 manifold_body2重命名为Manifold body;将manifold_body3重命名为 Inlet pipe;将sensor重命名为Sensor;合并struts1、struts2,并重命名为Struts;最后将valve1重命名为Valve。处理完成后,模型树中零部件呈下图所示状态。
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包面模型参数设置

  • 右击模型树Geometry→Operations,在弹出的菜单中选择New→Surface Preparation→Surface Wrapper。记住“Wrapper”这个单词,这个就是包面的意思,这个包面技术在处理脏几何时效率极高,不要问我什么是脏几何,如果你不知道,说明工程经验还不够丰富,建议问一下度娘。
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  • 在弹出的“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,具体如下图所示。
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注:此时,在模型树的“Parts”和“Operations”两个节点下均会出现“Surface Wrapper”节点,且上面带有黄色感叹号标识,这表示该节点尚未执行。

  • 在模型树Geometry→Operations→Surface Wrapper→Default Controls节点中设置Base Size为0.09m,Target Surface Size为10,Minimum Surface Size为5,即设置了包面的目标尺寸为9mm,最小尺寸为4.5mm。

几何处理

因为在划分体网格前要有一个封闭的区域,所以这里利用STAR-CCM 自带的面网格修复功能将进气歧管修改为一个封闭的区域。启动表面修复功能有两种方式:一种是在检漏界面里使用该功能;另一种是直接在快捷工具栏中启动表面修复功能。后者的修复功能更全面,但前者可方便用户快速检漏,通常需要结合两种方式完成表面修复工作。

  • 启动检漏功能。右击Geometry→Operations→Surface Wrapper,在弹出的菜单中选择Run Leak Detection,之后便进入检漏界面。
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  • 更改显示模式。在快捷工具栏中选择如下图所示的图标,切换几何显示模式至如下所示。
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  • 封闭几何模型。在界面左侧窗口中选择“Repair Surface”标签,然后选择“Fill polygonal patch”工具(具体如下图所示),之后鼠标左键从下图起点开始沿绿色箭头方向多次点击,并在终点处右击以结束当前的边界封闭操作。
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  • 类似地,封闭如下图所示的半圆形区域。
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  • 利用“Fill hole”工具封闭进气歧管的进口。具体操作如下图所示。
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  • 类似操作,封闭进气歧管的出口,如下图所示。
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  • 检漏。如下图所示,将Source Point放到进气歧管内部流体域,将Target Point 1放到进气歧管外部,然后点击Leak Detection Actions中的“Recompute Template and Paths”,运行检漏。
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  • 关闭检漏界面。在界面的左下角点击“Close”关闭检漏界面。

初步包面

  • 右击Operations→Surface Wrapper,在弹出的菜单中选择Execute。

  • 查看包面结果。包面完成后,在模型树中双击Scenes→Geometry Scene 1→Surface 1→Parts,在弹出的对话框中选择“Surface Wrapper”,可以看到包面结果如下。

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包面质量提升

  1. 减小包面的目标尺寸和最小尺寸。在Operations→Surface Wrapper→Default Control→Target Surface Size中,设置Percentage of Base值为8,转到Minimum Surface Size中,设置Percentage of Base值为2.5,然后重新运行包面,结果如下图所示。整体看,细节质量有提升,但还不够好。
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  1. 提升传感器部分的包面质量。从下图可以看出传感器壁面网格与进气歧管内壁接触到了一起。
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这里通过设置防接触来解决这一问题,还是在Operations→Surface Wrapper节点,右击Contact Prevention,在弹出的菜单中选择New→One Group Contact Prevention。设置如下图所示。

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  1. 通过表面尺寸控制提升包面质量。右击Custom Controls在弹出的菜单中选择New→Surface Control,然后设置如下。在Values节点下设置Target Surface Size为1.0,Minimum Surface Size为0.5。
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设置完成后,再次运行包面,获得如下结果。

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  1. 改善通道的细节质量。如下图所示,原本的环状通道经过包面,已经模糊不清了。这里通过保留几何的原始结构来改善这一问题。具体步骤如下:
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  • 找到Geometry→Part→Manifold Body节点,右击Surface→Faces,选择Split by Patch。

  • 在弹出的“ Split Part Surface by Patch”对话框中选择[80,215],后通过下图的操作你可以选中通道面,然后在Part Surface Name文本框中输入名称Channel,点击Create,最后点击Close,退出界面。

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  • 选择Operations→Surface Wrapper,然后在其属性框中找到“Perform Partial Wrapping”,激活它就对了。接着你会发现Default Controls节点下会出现一个新的节点“Preserved Input Surfaces”,点击它,然后在里面添加上一步创建的面“Channels”。
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其他的问题与上述的情况基本类似,你可以通过防接触或者修改面网格尺寸来提高包面质量,在这里不一一赘述。

最终,经过优化,包好的面如下图所示。

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包面准备好后,就可以划分体网格了,不是本文的重点,本文至此结束!



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网格处理几何处理汽车流体基础Star-CCM+
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-03-05
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硕士 | CFD工程师 CFD仿真、风机设计、二次开发
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