“仿真需要实体” SCDM 软件强大的几何处理能力

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了基于ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（简称SCDM）软件的CFD前处理工作，包括读入模型、处理模型、流体区域、仿真完善和输出几何五个部分。其中，处理模型部分主要针对固体（设计）区域，分为修复模型和简化模型两步。修复模型主要目的是获得（多个）实体，包括拼接、间距、缺失的表面等自动化工具，以及融合、拉动、填充等手动工具。当自动修复失败或对修复的面形状不尽满意时，需要进行手动修复。

ANSYS SpaceClaim Direct Modeler（简称 SCDM）是基于直接建模思想的新一代3D建模和几何处理软件。SCDM可以显著地缩短产品设计周期，大幅提升CAE分析的模型处理质量和效率，为用户带来全新的产品设计体验。

通常，我们可以将基于SCDM软件的CFD前处理工作，简单的分为5个部分：

★  读入模型

★  处理模型

★  流体区域

★  仿真完善

★  输出几何

（二）处理模型

当仿真的模型是从SCDM直接建立的时候，通常不需要做模型的处理，这一个步骤也就被忽略掉了。

但绝大多数的情况下，企业中的仿真工程师与设计工程师都是分开的，设计工程师也通常也不会使用SCDM做完整的设计工作，大多数仍旧使用传统的CAD建模软件，这就对设计与仿真的连接提出了更为严格的要求，也是流体仿真工程师工作中的一个难点。

流体仿真处理模型的对象：通常是固体（设计）区域，因为流体区域是通过布尔运算得到的（而不是设计出来的）。

通常意义上的流体仿真处理模型分两步：修复模型和简化模型。

1. 修复模型

修复模型的主要目的是获得（多个）实体。各种格式的几何文件导入到SCDM里面后，都会或多或少的出现几何数据传递的错误，常见的几何错误有：

★  面缺失

★  面缝隙

★  面（线）错误

★  ……

SCDM具备有专门的工具来处理这些问题

第一类：自动化工具，主要包括“拼接、间距、缺失的表面”

●  拼接（Stich）：将多个面拼接成为一个（在结构树中）面

几何数据在传递的过程中不可避免的会出现容差不一致的情况，这一类情况通常会导致实体几何被拆散成多个面；当然，这些面的位置关系通常还是可以保证的，因此，对于此类问题，拼接是一个有效的操作，能够快速将单个实体复原。

●  缺失的表面（Missing Faces）

如果数据传递的过程中出现了面缺失的情况，即使将多个面拼接成了一个面，也不会得到实体几何，原因就是几何不封闭、不水密，只能是一个大的面，而无法成为实体。

这个时候缺失的表面功能就派上用场了，他可以自动修复面缺失的情况，从而封闭几何，得到实体。

●  间距（Gap）

间距的功能与缺失的表面类似，从一个简单的角度来理解，就是大的面用缺失的表面修复，小的面用间距修复。因此缺失的表面功能通常需要输入最小值，而间距功能需要输入最大值。

对于自动修复几何的方法，通常按照以下规则：

1.首先使用拼接功能修复（高版本的软件记得勾选”检查重合”）

2.随后检查间距和缺失的表面，优先修复数量少的问题

3.对于失败的问题，进行手动修复

4.对于主要特征面缺失的情况，建议另外导入包含该面的其他文件

第二类：手动工具，主要包括“融合、拉动、填充等（针对非实体结构的操作）”

当几何的数据比较复杂（如大量的高阶曲面等）时，往往会出现自动修复失败或对修复的面形状不尽满意的情况，这个时候就需要进行手动修复。手动修复通常较为复杂，需要工程师具备较高的软件熟知程度以及清晰的修复思路，本文限于篇幅暂不做介绍。