本文通过刹车盘装配体模型来演示STAR-CCM+的网格修复功能。

注：本案例来自STAR-CCM+官方教程。

几何模型

几何模型如下图所示，文末有相应的sim文件链接，请需要的同学自行领取。

几何修复

启动表面修复工具

具体步骤如下：

• 启动STAR-CCM+，打开从文末下载的 sim文件： surfaceRepairCAD.sim；
• 创建几何场景，具体步骤如下图所示；

• 双击 Scenes→Geometry Scene 1，将在图形窗口区域显示几何模型视图，通过点击 Scene/Plot标签，并在左下角的属性窗口中设置 Color Mode为 Distinguish Inputs，可修改几何显示样式，具体如下图所示；

• 在 Mesh Generation工具条中选择 Launch Surface Repair按钮，然后在弹出的 Surface Repair Options窗口中 Geometry Parts旁边点击 Select按钮，之后在弹出的 Select Objects窗口中确保所有零部件均被选中，最后回到上一个窗口，点击 OK进入表面修复界面，具体操作如下图所示。

问题检测

在进行网格修复前，首先要知道模型中存在哪些问题，所以就需要用到问题检测功能，具体步骤如下：

• 在修复界面右侧界面点击 Manage按钮，然后进入 Create/Modify Threshold，勾选所有检查项，最后点击 OK执行，具体步骤如下图所示；

• 执行检测后，不同的网格问题会以不同的颜色高亮显示，具体如下图所示。

• 通过点击窗口右侧不同色条上的数字，可以针对性地高亮相关问题网格，如下图所示。

修复表面接近度

在本案例中，很多面网格没有通过表面接近度的检查，这是因为存在面网格的重复，下面我们来修复它：

• 在软件界面左侧的 Repair标签页下，选择 Surface Repair工具面板中的 Merge adjacent vertices/duplicate faces按钮的右侧部分，确认 Merge Coincident Options面板设置如下；

• 点击上一步中按钮 Merge adjacent vertices/duplicate faces左侧部分，完成重复面的修复，修复完成后，橙色高亮显示的表面回复灰色状态，具体如下图所示。

修复薄壳面

通常情况下，薄壳即无厚度的表面在现实世界中是不存在的，所以在进行流体力学计算前，根据需要处理这类问题。

• 在软件界面右侧选择 绿色问题条，可以让自由边高亮显示，如下图所示；

• 左键点击界面左侧的 Global标签，在 Global Tools工具面板中选择 Inflate or translate selected faces or edges按钮，然后进行下图所示 步骤3的设置，之后激活面网格选择功能（如 步骤4所示），最后在隔热罩 Heat Shield零部件上右击鼠标，在弹出的菜单中选择 Faces→Select，这时候会选中隔热罩的所有面网格；

• 鼠标左键点击 Offset Faces/Edges Options面板中的 Offset按钮，就可以修复薄壳表面问题，具体如下图所示。

封闭孔洞

• 再次点击软件界面右侧 绿色问题条，会把孔洞的自由边界显示出来，具体如下图所示；

• 点击 Repair标签页中 Surface Repair工具面板中的 Fill holes using selected edges按钮的右侧，进入 Fill Hole Options面板，勾选 Maintain Local Curvature，然后再点击 Fill holes using selected edges按钮的左侧，就可以完成孔洞修补。

修复特征线

为确保在表面网格中正确识别表示几何所需的所有特征曲线，需要对特征线进行修复。

• 把表面诊断对话框设置为 Feature模式；
• 在特征诊断对话框中点击 Execute All；
• 在 Repair标签页中的 Feature Repair工具箱中，点击 Fix all feature curve errors按钮，即可修复全部特征线错误。

消除细小间隙

在进行面网格前处理的时候经常会遇到一些很细小的缝隙，如果不对它们进行处理，可能会影响局部网格质量。

• 用鼠标双击如下图所示的边线，此时会选中与这根线连接的其他边线；

• 选中如下图所示的边线后，点击图形界面左侧的快捷按钮 Select attached vertices，从而选中边线上的节点；

• 点击图形界面下部的快捷按钮 Clear Selected edges，以取消边线选择；

• 双击缝隙另一侧表面的面网格，使整个平面处于选中状态；

• 在 Global标签页中，点击 Global Tools工具箱中的 Project selected vertices按钮，在 Projection Options面板中点击 Project Vertices，完成节点到目标面的映射，最终可实现封闭细小间隙的目的；
• 点击 Close退出表面修复界面。

布尔操作

• 在模型树节点 Parts中同时选中 Heat Shield和 Mount两个零件，在其中一个零件的名称上右击，然后在弹出的菜单中选择 Create Mesh Operation→Boolean→Subtract；

• 在弹出的 Create Subtract Operation对话框中，把 Heat Shield设置为目标零部件，然后点击 OK，完成布尔操作

• 这时候，在 Parts节点下会出现一个新的零件，名称是 Subtract，我们把原来的 Heat Shield零件删除，然后不新生成的零件 Subtract重命名为 Heat Shield，在把它添加到场景的几何中去，显示如下图所示；

• 同理，选中五个转子螺柱 rotor stud和制动盘 Brake Disk，进行布尔减操作，将制动盘设置为目标零件，然后将生产的 Subtract零件重命名为 Brake Disk。

• 布尔操作完成后，模型树中 Parts节点下的零部件如下图所示。

合并和压印相邻部件

• 还记的前面进入表面修复功能的入口吧，重新进入；
• 点击 Global标签页，在 Global Tools工具箱中，点击 Merge/Imprint single or multiple parts按钮，然后进行如下图所示操作，即可完成相邻零部件的压印。

面网格重构

最后一步，我们需要对粗糙的表面网格进行重构，这一步将帮助我们解决剩下的问题，具体步骤如下：

• 右击 Geometry→ Operations，然后选择 New>→Mesh → Automated Mesh，在弹出的对话框中设置如下；

• 编辑 Automated Mesh→Default Controls，并设置 Base Size→Value为 0.01 m；
• 右击 Automated Mesh节点，选择 Execute；
• 网格重构后的面网格显示如下图所示；

• 再次进行表面诊断，发现所有问题清零。

以上是演示STAR-CCM+表面修复功能的全部内容，如果对你还有些帮助，请给我一个大大赞，你的支持是我持续更新最直接的动力！