STAR-CCM+复杂表面几何处理与网格划分

1、STAR-CCM+杂表面几何处理与网格划分1.启动:土 开始-所有程序-STAR-CCM+如图1所示，打开STAR-CCM +界面如图2所示。图1 打开软件STAR-CCM+图 2 STAR-CCM+ 界面土 点击File NewSimulation ,如图3所示，弹出如图4所示窗口,单击。施钮，创建新的模拟图3创建新模拟2.打开模型文件:图4创建新模拟窗口单击菜单 File，Import surfacemesh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

2、项为“Coarse”图6导入表面模型窗口导入表面模型菜单图6导入表面模型窗口选项士单击“OK按钮，进入主界面，导入模型如图 7所示3. 简单前期设定：图7导入模型后的主界面显示&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,siMLlkiiBon ) i-rEnt/plot ® Star 1住Cfeh la hu±E 叫如图9所示。Ecene/plt己 Star 1fl 口 C Attl i nil*.壹 口 Rega

3、 oilsS E# 加 1凌 口 Bcundari esl目 litf h-i 口Q Hoti ® C3 Sctni S 口虹质E C3 Mi：HtghlihlECcmbin*,SpGt by Suri*?* TopglogySpirt Nqn-ContigijQ¥_Split B-y Functoon.Rie-move rw>alid Cells.Tr-ansformRe-order Meth!Replac：ff Medh.R BgadarY 1m Bujidary 1W Eundury 1 fioundary 1鼻 Bi®皿dary 1 Boundary

4、 1鼻 Beuiidary 1日口皿 dary 1* Boundary 1E E DTuijdtry- 1F B ouadairy 1Fflitur* Carvf®1011SclulionCopyIPaste Delete-Ctei-VDfflrteRenarrwi*-可” Derived ParisRapart9Plots图8合并前的Regions树模型 图9合并后的Regions树模型4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Boundaryl 2挡板合并并命名为Boundary、Boundaryl 1、“baffles ”。m,Mllar丑 iBldj -*n

5、!-:Qr-i 0 对模型中的传感器Boundaryl 7重新命名为“ Sensor”，如图11所示。xtBolkla in | acini/pltt* 口 CaIlom申 ® h.p Ihl 1 洒 1 口 EAstidtrLtiI htfElixBimud ar jr I 4EiOLjvy | SBmxJu-y b 6 Bau>Ju-y I S "Bimudacj I "9 M' aQudtry | I。* BmcJarir I 9 L口 M-a-vwi Pbt La.口 ram0 口 5r.n.S回Semi L国 口 l+jrixaatiiEa

6、a.71 口 T«ila图 11 Boundaryl 7重新命名为"Sensor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所示图 12 Boundaryl 8/9 重新命名为"Struts "义 对模型中的阀体Boundaryl 10重新命名为“ Valve”，如图13所xi.nla.ti.fia. cinail'litW st. i日口 Mi：皿. RiCie&l-白. Bi dr LT 回 EinJiri+G希 EiioJu-t 1

7、 4 W amdArj- I E * Bimdtrr J. 6xtntaIff Mil”W Bitodirr 1 11- WSi：' x.rucr遍 Q Fijklnr* Cku-wk口 tuLfeil Ftjf ll国 fiiptrlia n«uQ Ifl £cu山 H 4«da*try 1"* 口 RiprnmlUj ihu口 Utli图 13 Boundary1 10 重新命名为"ValveL对模型中的入口管道 Boundary1 6重新命名为“Inlet pipe图 14 Boundaryl 6 重新命名为"inlet

8、 pipe "山 对模型中的固体部件 Boundaryl 11、Boundaryl 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。4 右键点击模型树中 Continue Mesh伶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。nL4ifil3+a. | Enh

9、.ip!Ql |£场皿. f i口 3-Mniuiiiii口口口，口口 ial+1 puji, Efe&XCr I'rqrta!,¥'口 Tmet. Cwia hrL>sJ PvHi B*f af*.EFIjri图 15 Boundaryl 11/14 重新命名为"cross pipe "图 16 Boundaryl 6 重新命名为"mainbody图 17"Meshing Models Selection ”菜单图 18 勾选"Surface Wrapper "选项H G+WOJ W

10、hu I &«Fr4ic>viLuiL 点击模型树中 Continue Mesh Reference Values Base Size ,在树模型下方的"Properties" 处将"Value"值更改为0.01m,如图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 Mesh伶Surface Values Relative Target Size ,树模型下方的&q

11、uot;Properties" 处将"Percentage of Base" 值改为 50;如图 20所示。显示出来，如图22所示 务:K.:i.ii.i.Derived PartsRtpr«s«ntationsTgdIesimiiilati on sctnc/plcit® Star 19 口 &nt in.uaj & H Mesh 1寻 口 Reference Values Base Si C AD Fr ejection Surface CurvatureI 由匚I Surfut Size Wrapper Feat

12、ure Angl Wrapper 5cal欧 Factor 口 Volume tri c C on.tr olsReportPlotsS c eike ssimulati on scen.s/plat图 19 base size 设定 Relative Minim urn Size - Properties 瘟 践E PropertiesPercentage of Bah' ：25.0Absotute SizeC 325 mQ图 20 surface size 设定L点击如图21所示的“Turn mesh on or off ”按钮，将模型网格图 21"Turn mesh o

13、n or off ”选项*白¥ V A 4 IQ 圈二"I3图22显示网格模式下的模型4. 修补面处理：土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白动缝合，首先进行如图23所示两个 进口及三个出口的缝合。d 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“ CheckAll ”选项，点击“OK按钮，进入如图25所示的“Repair Surfa

14、ce Mesh'菜单界面。入口 f出口图23将要进行缝合的进出口图 24"Surface Preparation Options "菜单菜单图 25"Repair Surface Mesh” 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26"Fill Polygonal Patch”选项图 27 修补之后的"inlet pipe ”入口士 将“Faces”改为“Edge/选项，将“ Cross pipe ”入口进行修补，修补之后的效果如图28所示。图28

15、修补之后的"Cross pipe" 入口士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。图29修补之后的出口i-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。-Semn Star 11 K | GvnwQry Sgm 1 | iiwiilAtL m EE-ant-ZplEit E.I.Tle HtnamrEa Sl e« . tilalLT* Ttrp-!: Sira ' ¥ti

16、fTpH*Mtor. fripjw $cid« JkIw 口 Vtlwttrit Citrals Q JStClAhl 白 B心，二 Ec-indv i vi3 * KF£M国 *fi p»伸 B K1d«i |ipt职 Bl nfei.nb*4yEP isuer® littU.ll.0UB.1 MM口 Fa i.lixra Zutt-bx回 / F W< «>rw tf H-i QTi Cww L 2 J ituri tirr* L 3 Ji<turi Stm L 1 Fai-Lur 匚Wy* L 51 i. Lu

17、r a 'F i.L ur F Mtixr-iEsEJsls # Iurtm皓 / Ji4turi / LW 3 口 Ha-ik Ciiidft 间 口 Hi ik VlLuai口 M-i¥»a PbtM口 Rej-arlE:口 Tlf 切曰口 SCIF4 KI WHighlightSpil Non-CofTtiguDUEHI All HgZpEdgresEdit EKiting Edges in Current cene由dd Nfw EdqH in Ourrnt 宝Ertfdrnbin«DrieDeleteRenAmr,图30将特征线进行删除4.漏洞检

18、测：右键点击 Continua MeshModels，Surface Wrapper,选择 Runleak detection. ，先将 “ Current Point”选择为 “ SourcePoint ”，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图选择图 32 选择 Target Point31Source PointI土 点击如图 33 所示 “ Wrapper Leak Detection "菜单下的 “ RecomputeTemplate +Paths ”按钮，如果没有大的漏洞的话，

19、将在主界面的“Output”窗口输出如图34所示提示图 33 aWrapper Leak Detection"菜单,: Output - Star 1dg* CPU line： 2,00, Wall Time： 2.00, Mem：ory： 89.57 KBComputing path., r.Fk path fowd bet«eeii source and target poirits.Th«E« paints will be an di ffar ent si d«s of the final wrapped, star face.图34&

20、quot;Output ” 输出窗口5. 包面处理：士首先将主体“ 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 Nam4改为“Channel”，点 击“Create”按钮。图 35"Split Boundary Manually"菜单& 将刚才生成的 “Channel” 的 “Surface Size” 的 aRelative Target S

21、ize ”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 “Surfac

22、e Size ”的 a Relative Target Size ”及 “ Relative Minimum Size ” 的"Properties" 处的"Percentage of Base" 值分别改为 5和 10。图36更改表面尺寸设定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 MeshValues Contact Prevention, 如图 37 所示，选择 Ne峪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 P

23、roperties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图37接触设定Q B- :a!s,4 口O lifrFh V41SFE髀 Satllil k Vr app Valuni- W Co(nl<ct Krtv«D.tLDcn FEME1嗓 5abH«it Bii scacjitcltd S-nrfA.e«Derived PvUEk |s eortsFl*tE'SiE-tnrii

24、tM irt wittry 5c tut 1l4«ls,lenaar - PTDpertKsPrnpeftiesBc，dy J: aanbay. Bod? L jenstrlSearch FbmBountfirles-Smid-urle-c ia thscrtvEti啊 Etleied FrnrL bun” Ehdy L £k-i£fiAlL_ ce。*a pip4 Ead? L_ initt pip« Eady 1： struts Efldy L" walrBfriy 1: Ei>TiSAEFterPaflw|图38接触对选择#同样的方

25、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。上将挡板“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。simulation scene/plot edi Iij

26、 4MtKJe Offset Fac«s*Offset FacesOffutt ActionO Ei-drrcti onal Inflate Inflat* Iranslat#Thickness 0.01 mDirection + Homal Directiqa三Selection ControlQBHMMFl 一 I I*-jYpply I Close Htlp , 停图39"Offset Faces ”菜单面板L 选择 “Offset Action ” 为 aInflate ”，“Thickness ” 值为 0.002m,方向采用默认，单击aSelection Con

27、trol ”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。图 40" Select Boundaries "菜单单击如图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 ” “WrapperSurface”，显示包面后的网格，如图42所示。

28、族m照瑁巨十 n ! : w 口图41工具条菜单图42 包面后的模型(Mesh off/on )6. 网格重构:土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 ffl'LTB',EMfimiLE-白CentinuaRagi oueDerived PartsRep artsPlotsScenes isometry Sc«n& 1Represent ailExport Sur/ace.H.Replace Surface.Repair Sur

29、face,Create Surface*DeleterDelete申 litfi a : Vrap ,卜 口 Tools图43 删除import网格# 右键点击 Continua Meshl,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。图 44 Meshing Model Selection 菜单图 45 Meshing Model Selection 菜单d 在进行网格重构(S

30、urface Remesher)的时候，部分网格尺寸可以放大一些，channel Mesh Values Surface Size RelativeTarget Size，树模型下方的 “ Properties ”处将 a Percentage ofBase”值改为10;如图46所示。图46更改部件的目标尺寸4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ToolsVolume Shapes,在弹出的菜单中选择 Block，如图47所示。$&注;s-I Nesh. BHigi onsBtriced P*rtsH«por IsPlatsSC AFlfi£(fEg

31、netry Setae kR*pt"d£6Eil*ti ansT$?1e3 AjLllDt&tL4H£e pi(?ir!n：ipKtard.LiLBt& SyEtsfis Data Set fwetipre-Fl«1>1 Funrt LaiisTiblte口口口 口口 匡既".Irojij; Earns岫，U*e«t Cad.«CylinderSphere图47选择建立一长方体加密区L 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

32、连接处，如图 48所示，点击 “Create Block Volume Shape 采单下方的 “ Create 按钮,建立此加密区域。 aanlrlLW, iciea/pIk-I. a4i 4图48 加密区区域L 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所示图49 主界面中显示加密区域r'.-jL.-下面进行加密区控制。右键点击 Continua Mesh 1VolumetricControls，选择New建立一新的加密体控制，如图 50所示v avl e2 Coxitinua白mMesh 1 口 M

33、odels口 YlwftetriCoidtrolsYolumetri r Control' 口 Mesh LuTtAiti onsRegionsPerivtd FartsKepw tsnr i.图50建立加密体控制上点击图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 T,如图51所示，点击“ OK按钮退出“ VolumetricControls 1 ”选项菜单'Molumebnc CoftItqI * - Propertrnw，二 Properts

34、Parti图51L 点击 Volumetric Controls 1.选择加密区域一 Mesh Conditions，SurfaceRemesher 在下方 Properties 处勾选 a Customize surface remesher”选项，如图52所示。图 53 "Mesh Values ”选项图52勾选自定义表面网格选项士 之后多出一项“ Mesh Values”，如图53所示，点击 Mesh Values,将其Properties下方的一Customs Size，Relative SizePercentage of Base 处值更改为5,如图54所示。CttAidW

35、t& “曲 Ifi 口0 如曲皿* Yilg口 Tlnttn c Ccitrclx 中 tolafttrir CflaLtrfll 1 口 Hesh LirndltLcos'一普 N眦g1!吵典刖nSizt* 口 Itp ID5口 TnidPirM:-® I4WUHlU'二 0* BL口 IqristiitkiLcajE士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“ ApplyDelete，将 Wrapped Surface网格删除，如图 57所示重构后的网格，如图56所示£i±i_i&

36、#187;Ui HI Pmimorw H Hiddei °ina巾侦怖-LTU-iAm- F3*_.Copyn/r£1i1+VOv%DiHvtv|H»f¥w-ih£d Suri im图56 重构后的网格图 55 选择"Remesher Surface ”选项&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k£r Vi,vl«2Li? O Regi oils

37、口 Dsrivtd Parts口 Reports- B Plots上3 Scenes亩*'口 R专meshed S- 口 Tools* 口 AnIf- CcAiuiotati onCfllorm 迎 sExport Surface-Export Surface-.Replace Surface.Repair Surface.* 口 Ccwdinstt Create SurfaceData Set FField fuiteDeleteT a.bl#s 并口 Units口 User Cede, 口 Vie*s心 口 Tclume Si&p«s图 57 删除 Wrapped

38、 Surface 网格7. 网格质量检查： 右键 RemeshedSurface ,选择 Repair Surface.,弹出 aSurface 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。图 58" Surface Preparation Options "

39、;选项菜单图 59aSurface Diagnostics "选项菜单L 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。odi tEimujLa,t 1411图60将所有网格隐藏 点击“Poor Quality Faces”后面的黄色按钮，然后点击aSelectionControl ”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Surface RepairSelection Control图61 点击"Selection Control”下面第 4个按钮在主界面

40、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。SeFection Control图62 点击“ Display Control”下面第 3个按钮图63 显示"Poor Quality Faces ”及其周边网格4 通过“Surface Repair”工具栏下的一些功能将这个 Poor QualityFaces消除，消除后的网格如图 64所示，此时“ Poor QualityFaces”后面黄色显示0,证明没有质量比较差的面网格。图64 消除"Poor Quality Faces ”后的网

41、格显示8. 分割和定义边界条件:在生成体网格之前，首先进边界条件的分割。选择Tnlet 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。pip'-:HideShow On Tl>s PartEdit.Create- nterfaceFuse.neErsffrtgplk IN口nContigucvuSiSpirt iBy Angie.&plit iBy Funtlioflrr.Spirt P#tdh,Split fi-y Feature Curves.Spirt Irfteracti

42、nNy.uPr&jert IsConcert to Interfa匚ei：$)Create lew"cheSolutionACopyCul+CPasEe-Ctrl+VDeIhpDelrteRffMlTrf.图 65 选择"Split Interactively ”选项L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;图66生成入口 1边界义 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 “Sp

43、lit Boundary Manually ”菜单选项中选择如图67所示的面，将aBoundary Name 更改为“inlet 2 ”，点击“Create ”按钮生成入口 2;Spli L E-wdirj HusuALf图67生成入口 2边界&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 BoundaryManually ”菜单选项中选择如图68所示的面，将aBoundary Name更改为“ outlet ”，点击“ Create ”按钮生成出口 ；图68生成出口边界9. 生

44、成体网格：# 右键点击 Continua Meshl,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。图 69 Meshing Model Selection 菜单L Continua Mesh 1Reference 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。图70设定边界层厚度#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 MesR 将其下方 Properties 的 Customize PrismMesh选项选择为Disable，如图71所示。土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图71进出口边界层设置义 点击工具栏处的体网