STAR-CCM+体网格切面，复杂表面几何处理与网格划分

• 开始→所有程序→STAR-CCM+，如图1所示，打开STAR-CCM+，界面如图2所示。

 

    

    

• 单击菜单File→Import surface mesh，如图5所示，或者单击 按钮，进入模型导入菜单，如图6所示。
• 选择所有x_t模型，单击“打开”，按钮，弹出如图7所示菜单，为了减少内存压力，这里设定Tessellation Density一项为“Coarse”。

  

 

• 单击“OK”按钮，进入主界面，导入模型如图7所示。

 

• 由于导入模型是固体模型，最后要求解的是其内腔的流体区域，所以先将所有固体模型合并起来，如图8所示，将Regions树下的所有body选择，右键选择“Combine”，将所有固体模型合并，如图9所示。

    

• 对各个区域部件重新进行命名；如图10所示，先将前三个同类的Boundary、Boundary1 1、Boundary1 2挡板合并并命名为“baffles”。

• 对模型中的传感器Boundary1 7重新命名为“Sensor”,如图11所示。

• 对模型中的固体部件Boundary1 8、Boundary1 9通过“Combine”合并并重新命名为“Struts”,如图12所示。

• 对模型中的阀体Boundary1 10重新命名为“Valve”,如图13所示。

• 对模型中的入口管道Boundary1 6重新命名为“Inlet pipe”,如图14所示。

• 对模型中的固体部件Boundary1 11、Boundary1 14通过“Combine”合并并重新命名为“Cross pipe”,如图15所示。
• 对模型中的主体Boundary1 5重新命名为“mainbody”,如图16所示。
• 右键点击模型树中Continue→Mesh1→Select meshing models，弹出如图17所示“Meshing Models Selection”，勾选“Surface Wrapper”，如图18所示，所选选项将在菜单右侧显示，点击“Close”按钮，将菜单关闭。

• 点击模型树中Continue→Mesh1→Reference Values→Base Size，在树模型下方的"Properties"处将"Value"值更改为0.01m,如图19所示；点击模型树中Continue→Mesh1→Surface Values→Relative minimum Size，树模型下方的"Properties"处将"Percentage of Base"处保持默认25；点击模型树中Continue→Mesh1→Surface Values→Relative Target Size，树模型下方的"Properties"处将"Percentage of Base"值改为50；如图20所示。

 

• 点击如图21所示的“Turn mesh on or off”按钮，将模型网格显示出来，如图22所示。

 

• 因为是对其内部流体进行计算分析，所以先将大的开口封闭起来，小的缝隙可以通过包面进行自动缝合，首先进行如图23所示两个进口及三个出口的缝合。
• 右键单击Representations→Import，选择Repair Surface...选项, 弹出如图24所示“Surface Preparation Options”菜单，因为是要进行缝补大面，而不是进行质量检查，所以取消“Check All”选项，点击“OK”按钮，进入如图25所示的“Repair Surface Mesh”菜单界面。

• 点击如图26所示“Fill Polygonal Patch”按钮，将模型中的“inlet pipe”进口进行封闭,如图27所示。

• 将“Faces”改为“Edges”选项，将“Cross pipe”入口进行修补，修补之后的效果如图28所示。

• 运用同样的方法将三个出口也进行修补，修补后的效果如图29所示。

• 由于之前的特征性有可能会影响到包面的效果，所以将之前的特征线进行删除，选择模型树中Regions→Feature Curves,将图30中所有的特征线进行选择，然后右键“Delete”进行删除。

• 右键点击Continua→Mesh1→Models→Surface Wrapper,选择Run leak detection...，先将“Current Point”选择为“Source Point”，将图31所示红点移到模型外部；再将“Current Point” 选择为“Target Point”，将图32所示的红点移到模型内部。

• 点击如图33所示“Wrapper Leak Detection”菜单下的“Recompute Template +Paths ”按钮，如果没有大的漏洞的话，将在主界面的“Output”窗口输出如图34所示提示。

• 首先将主体“mainbody”里面的一部分分离处理，不然在包面过程中可能被忽略。右键点击Regions→mainbody→Spilt Interactively,弹出 “Split Boundary Manually”菜单，选择如图35所示的部分，将“Boundary Name”改为“Channel”,点击“Create”按钮。

• 将刚才生成的“Channel”的“Surface Size”的“Relative Target Size”及“Relative Minimum Size”的 "Properties"处的"Percentage of Base"值改为5；如图36所示。
• 用同样的方法将“Baffles”的“Surface Size”的“Relative Target Size”及“Relative Minimum Size”的 "Properties"处的"Percentage of Base"值分别改为10和20。
• 用同样的方法将“Sensor”的“Surface Size”的“Relative Target Size”及“Relative Minimum Size”的 "Properties"处的"Percentage of Base"值分别改为5和10。

• 下面将进行一些防接触设定，否则在部件与部件之间会产生很差的网格。右键点击Regions→Mesh Values→Contact Prevention,如图37所示，选择New→One Group Contact Prevention Set,将名称改为“Sensor”，建立传感器与主体的防接触对，在Properties中单击“Boundaries”后面的按钮，如图38所示，选择“sensor”、“mainbody”，将下面“Search Floor”尺寸改为0.0005m，即在这个尺寸范围内的都不能接触。

 

• 同样的方法建立“cross pipe”与“valve”之间的防接触对；“mainbody”与“cross pipe”和“inlet pipe”之间的防接触对；“mainbody”与“baffles”之间的防接触对。
• 将挡板“baffles”进行加厚处理。右键点击“Representations”→“Import”，选择“Repair Surface”，不选择检测网格质量，单击“OK”按钮，进入“Repair Surface Mesh”菜单界面，将其切换为“Offset Faces”菜单面板，如图39所示。

• 选择“Offset Action”为“Inflate”，“Thickness”值为0.002m，方向采用默认，单击“Selection Control”下的品红色锁状按钮，弹出如图40所示的“Select Boundaries”菜单，选择“Baffles”,单击“Apply”按钮,回到“Offset Faces”菜单面板，单击“Offset Faces”按钮，完成对挡板的加厚操作，单击“Close”按钮退出“Offset Faces”菜单面板。

• 单击如图41所示的 按钮，等待片刻之后生成包面网格。右键点击主界面的空白处，选择“Apply Representations”→“Wrapper Surface”，显示包面后的网格，如图42所示。

 

• 为了之后的网格不受影响，先将之前导入网格删除。右键点击Representations→Import，在弹出菜单中选择Delete，将Import网格删除，如图43所示。

• 右键点击Continua→Mesh1，选择Select Meshing Models...,如图44所示，弹出Meshing Model Selection菜单，取消右侧Surface Wrapper选项，勾选左侧Surface Remesher选项，如图45所示，点击Close按钮关闭菜单。

 

• 在进行网格重构（Surface Remesher）的时候，部分网格尺寸可以放大一些，channel→Mesh Values→Surface Size→Relative Target Size，树模型下方的“Properties”处将“Percentage of Base”值改为10；如图46所示。

• 在入口和本体的连接处建立一个长方体加密区域。右键点击Tools→Volume Shapes，在弹出的菜单中选择Block，如图47所示。

• 弹出“Create Block Volume Shape”菜单，将长方体进行拉伸和缩放，最后将区域定位于入口与主体的连接处，如图48所示，点击“Create Block Volume Shape”菜单下方的“Create”按钮，建立此加密区域。

• 建立好之后回到Tools→Volume Shapes，点一下Block 1，可以在主界面中显示建立的加密区域，如图49所示。

• 下面进行加密区控制。右键点击Continua→Mesh 1→Volumetric Controls，选择New，建立一新的加密体控制，如图50所示。

• 点击图50所示中的Volumetric Controls 1，点击下方Shapes右边的按钮，在弹出的“Volumetric Controls 1”选项菜单中选择“Block 1”，如图51所示，点击“OK”按钮退出“Volumetric Controls 1”选项菜单。

• 之后多出一项“Mesh Values”，如图53所示，点击Mesh Values→Customs Size→Relative Size，将其Properties下方的Percentage of Base处值更改为5,如图54所示。

• 点击工具栏处的网格面网格生成按钮 进行重构网格建立，等网格生成后，右键点击主界面空白区，选择选择“Apply Representations”→“Remesher Surface”，如图55所示，显示重构后的网格，如图56所示。

 

• 因为体网格是在重构网格的基础上生成的，为了避免体网格生成收到之前包面网格的影响，将之前的包面网格进行删除，右键点击Representations→Wrapped Surface，在弹出菜单中选择Delete，将Wrapped Surface网格删除，如图57所示。

• 右键Remeshed Surface，选择Repair Surface...，弹出“Surface Preparation Options”选项菜单，如图58所示，勾选“Check face quality”选项，将下面“Minimum quality”值改为0.4，点击“OK”按钮进入“Surface Diagnostics”选项菜单，如图59所示，在“Poor Quality Faces”后面黄色显示1，证明有1个质量比较差的面网格。

 

• 点击“Surface Diagnostics”选项菜单下方“Display Control”中的第二个按钮，如图60所示，将所有网格先隐藏。

• 点击“Poor Quality Faces”后面的黄色按钮，然后点击“Selection Control”下面第4个按钮，让其周围的网格显示，便于观察，如图61所示。

• 在主界面中能观察到一片网格后点击“Display Control”中的第3个按钮，如图62所示，将这些网格定格在主界面中，如图63所示。

• 通过“Surface Repair”工具栏下的一些功能将这个Poor Quality Faces消除，消除后的网格如图64所示，此时“Poor Quality Faces”后面黄色显示0，证明没有质量比较差的面网格。

• 在生成体网格之前，首先进边界条件的分割。选择“Inlet pipe”，右键点击“Inlet pipe”部件，在弹出选项菜单中选择“Split Interactively”，如图65所示。

• 选择如图66所示的面，将“Boundary Name”更改为“inlet 1”，点击“Create”按钮生成入口1；

• 选择“Cross pipe”，右键点击“Cross pipe”部件，在弹出选项菜单中选择“Split Interactively”,在弹出的“Split Boundary Manually”菜单选项中选择如图67所示的面，将“Boundary Name”更改为“inlet 2”，点击“Create”按钮生成入口2；

• 选择“Mainbody”，右键点击“Mainbody””部件，在弹出选项菜单中选择“Split Interactively”,在弹出的“Split Boundary Manually”菜单选项中选择如图68所示的面，将“Boundary Name”更改为“outlet”，点击“Create”按钮生成出口；

• 右键点击Continua→Mesh1，选择Select Meshing Models...,弹出Meshing Model Selection菜单，取消右侧Surface Remesher选项，勾选左侧Polyhedral Mesher→Prism Layer Mesher，如图69示，点击Close按钮关闭菜单。

• Continua→Mesh 1→Reference Values，下面的边界层数目及边界层生长方式都按缺省值，点击Prism Layer Thickness→Relative Size，将其Percentage of Base值设定为15，如图70所示。

• 由于进出口不需要边界层，所以将进出口的边界层设定取消。点击Regions→Boundaries→inlet 1→Mesh Conditions→Customize Prism Mesh，将其下方Properties的Customize Prism Mesh选项选择为Disable，如图71所示。
• 应用同样的方法将另外一个进口和出口都进行同样的设定。

 

• 点击工具栏处的体网格生成按钮 进行体网格建立，等网格生成后，右键点击主界面空白区，选择选择“Apply Representations”→“Volume Mesh”，显示多面体体网格，如图72所示。

• 也可以将体网格生成Trimmer网格，右键点击Continua→Mesh1，选择Select Meshing Models...,弹出Meshing Model Selection菜单，取消右侧Polyhedral Mesher选项，勾选左侧Trimmer→Prism Layer Mesher，如图73示，点击Close按钮关闭菜单。

• Continua→Mesh 1→Reference Values→Surface Size→Template Growth Rate，将下面Properties的Default Growth Rate和Surface Growth Rate分别选为“Medium”和“Fast”，如图74所示。

• 点击工具栏中删除网格按钮 ,将当前的体网格进行删除，然后点击工具栏处的体网格生成按钮 进行体网格建立，等网格生成后，右键点击主界面空白区，选择选择“Apply Representations”→“Volume Mesh”，显示Trimmer体网格，如图75所示。

 

• 至此，所有网格建立完毕

文章来源：正脉科工 CAE