“流体从哪里来？” SCDM 专为流体仿真而生：内/外流体区域获取

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了基于SCDM软件的CFD前处理工作流程，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，流体区域获取是至关重要的一步，包括外流场和内流场的获取。外流场获取主要通过外壳工具实现，内流场获取则采用湿壁面扩展--再封闭几何的方法。SCDM提供了外流场和内流场的自动更新功能，方便用户快速更新流体区域。

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

（三）流体区域

通常我们按照上面的两步操作，可以得到简化后的实体模型（大多为固体区域）。接下来我们需要通过固体区域来获取流体区域，这样才能完成流体仿真工作。

流体区域的获取，本质上就是实体间的布尔运算操作， 一个大的的空间减掉固体的区域，剩下的就是流体的区域。

当然，单纯的使用布尔运算进行流体区域的获取可能也没那么容易。受限于形状等因素，内流场的获取通常要在布尔运算结束以后进行一些切割；外流场的区域获取可能工作效率较低。

SCDM为了解决这些CFD仿真相关的问题，提供了流体区域获取的简便方法，分别的是外壳工具和体积抽取工具，对应的功能是外流场以及内流场。

1. 外流场

在外流场获取的过程中，我们需要注意以下几个方面的问题。

●  外流场的形状

常见的外流场形状有以下几种：

★  长方体

★  圆柱

★  球

★  其他自定义的形状

原则上，外流场只要选取的足够大，其形状是不会影响求解结果的。

●  对称面（壁面）的选取

当仿真的区域存在对称面的时候，外流场也应该保持对称面的特性（即只能在对称面的一侧存在流体计算区域）。

同对称面，如当仿真区域中存在壁面时，也应该对外流场区域产生影响（即此部分的形状应该是确定的）。

●  外流场的特征方向

当几何的轴线（或特征方向）不与坐标系一致时，SCDM中的外壳功能可以快速调整，使外流场与几何（而不是坐标）对齐。

●  外流场的独立性

外流场生成后，会单独的出现在SCDM的结构树列表中，是一个单独的实体，并且不会与内部的固体区域有任何的干涉和缝隙。

该实体默认是半透明的显示状态，方便用户观察；且该实体是独立的实体，可以后续的进行任何关于实体的操作（如拉动、移动、填充、组合等）。

●  外流场自动更新

为了能够实现工作效率的提升，SCDM还提供了外流场自动更新的功能，用户可以在更改了固体区域之后迅速的更新外流场，同时保持其他的外流场参数（如形状、方向、尺寸大小等）不变

2. 内流场

SCDM中的内流场，并没有采用通常意义中布尔运算的方式进行获取，而是采用了湿壁面扩展--再封闭几何的方法。

详细的操作方法按照以下的步骤进行：

1.选取固体区域的进出口

2.选取某一个湿壁面（与流体接触）

3.预览内表面

4.生成流体区域

●  内流场的独立性

内流场生成后，会单独的出现在SCDM的结构树列表中，是一个单独的实体，并且不会与外部的固体区域有任何的干涉和缝隙。

在生成内流场后，外部的固体区域将默认转换成为半透明的显示状态，方便用户观察；和外流场一样，生成的内流场是独立的实体，可以后续的进行任何关于实体的操作（如拉动、移动、填充、组合等）。

●  内流场自动更新

为了能够实现工作效率的提升，SCDM还提供了外流场自动更新的功能，用户可以在更改了固体区域之后迅速的更新外流场，同时保持其他的内流场参数（如进出口、湿壁面等）不变。

SCDM中提供的内流场获取功能是非常强大的，可以快速高效准确的获取内部流场区域，同时也可以查找固体管道区域的漏水点等问题；当然，对于不同的几何，在获取内流场的过程中会出现不一样的问题（主要就是会导致内流场生成失败），因此对比外流场的获取还是有一些额外难度的。这些需要各位工程师在实践中不断的探索和研究，限于篇幅的问题，本文暂不对内流场获取中发生的问题做相关的扩展介绍。