流体力学CFD软件STAR-CCM+培训课件2

WORKSHOP:表面包面145摩托车表面准备ImportsurfaceRepairsurfaceGenerateSurfaceMesh146workshop：摩托车包面目标以摩托车几何来演示对外轮廓包面的过程通过简单的描述一个先进的方法•检查泄漏•关闭间隙146147介绍什么是表面包面?包面是一个强大的功能用于获得封闭的面，从较差质量的面这个概念非常像塑形面和盒子外部包装或者像从模型里边吹气球注意:如果不小心，将会丢失很多细节,例如在格栅处设置为较大的尺寸，结果将会把格栅封闭，将无气流进入机舱147漏洞探测自动封闭间隙防接触包面规格（内部，外部，种子点）包面工具148介绍在包面前需要准备到什么样的表面呢?在表面上修复较大的洞•使用洞填充•或者使用泄漏检测追踪和填充组织边界•分割不连续的•交互式分割•用块分割（cad格式或者中间格式）•分割特征线148149设置•启动STAR-CCM+并且打开现有的仿真文件SurfaceWrapper/Motorbike_Start.sim.•另存为新的名字•打开GeometryScene1和检查几何‒这个仿真中，表面已经被编辑过，根据不同的部件显示为不同的颜色149150主要的步骤检查表面在区域中分配零件设置网格模型网格参数包面回顾表面调整设置和重新包面总结注意参数的使用:•Basesize建议设置为16mm（粗糙的设置）•对于任何外气动计算，曲率可以建议使用60（默认36）•ProjecttoCAD设置只用在使用CAD格式的数据和中间格式的数据。在这个实例中忽略(因为开始时使用的是三角化的表面)150151检查表面打开surfacerepair工具.•点击GeometryPartsBikeRepairSurface...•点击OK.•阀值管理...(ManageThresholds...)•检查所有的阀值•点击OK.•可以看到检查出的大量错误•关闭修复工具•因为存在太多的错误，我们可以使用包面如果你已经知道表面存在大量的错误，并且是由大量的错误产生的（例如多于500万的壳单元），可以省去这个步骤.151152网格模式创建包面操作•点击clickGeometryOperationsNewSurfaceWrapper.•选择所有的part•OK.‒在operations下创建一个新的网格操作，同时在part下创建一个新的零件‒两个名字都是surfacewrap‒这个part节点包含网格结果152153网格参数我们通过对现有三角化面的测量，选择合理的basesize•显示网格•使用尺子测量三角化尺寸大约27mm153154相关体积相关体积，不同包面规格例如外流实例，默认使用内部最大相关体积（LargestInternal），因为在风洞与整车之间的区域是最大的内部空间•在用户手册中搜索“VolumeofInterest”将会得到更多的信息154155网格参数155网格默认参数设置从OperationsSurfaceWrapper.右击DefaultControlsEdit…设置和表格中相同的数据ParameterValueBaseSize22mmSurfaceSize:RelativeMinimumSize50%BaseSurfaceCurvature:BasisCurvature60PtsonCircleImportantDefaultValuesSurfaceSize:RelativeTargetSize100%BaseVolumeofInterestLargestInternalFeatureAngle30deg网格参数对选择的组件我们使用最好的网格尺寸到toOperationsSurfaceWrapper.右击CustomControlsNewSurfaceControl.右击SurfaceControlEdit…使用以下设置:•PartSurfaces:Frontfairing,Mirrors,Exhaust,FrontForks.•Controls:TargetSurfaceSize:SpecifyCustomValues.MinimumSurfaceSize:SpecifyCustomValues.•Values:RelativeTargetSize:50%.RelativeMinimumSize:Leavedefaultat10%.156157网格参数表面的外部可以使用粗糙的表面Basesize选择适合车辆大小，因此上边的基准值可使用100%.•复制SurfaceControl两次•到CustomControls-SurfaceControl•点击SurfaceControlDuplicate.•使用下列表格的值，替换零件及零部件表面的目标尺寸和最小尺寸注意:地面需求与其他边界不同，因为地面边界层需要定义157PartSurfacesTargetin%Minimum%Inlet,Outlet,Sides,Top16001600Ground400100158防止接触（Contactprevention）防止接触的使用:•在边界和其他接触面上无任何交叉•在两个相交的边界保持连续在地面和车轮设置防接触，防接触参数设置为高于6mm•到OperationsSurfaceWrapper•点击ContactPreventionNewOneGroupContactPrevention•重命Ground和Tires•选择Ground,TireFront和TireRear作为Surfaces.•MinimumSize:6mm158159生成网格生成包面.•在3GHZ8GB内存的笔记本电脑上大约花费2.5分钟•右击OperationsSurfaceWrapperExecute•创建新的MeshScene•取消选择零件•PartBike•外表面选择包面•选择按零部件分颜色（DistinguishParts）159160改进建议可以使用防接触和较好的网格尺寸来改进一些区域160161改进用户练习:在下面操作后进行新的包面：•TireFront,FrontfairingandFrontForks之间防接触设置3mm•在SwingArm和TireRear防接触设置1mm161162表面重构当包面已经完成，它应该紧跟着表面重构去改善表面三角化质量，因而提高体网格质量•点击GeometryOperationsNewAutomatedMesh•选择一个新的窗口•PartsSurfaceWrapper.•SurfaceRemesher.•AutomaticSurfaceRepair.•DefaultControls•包面控制操作，和自动生成网格操作，进行详细设置•改变BaseSize为24mm•CustomControls:•在包面控制中进行详细设置•指定相应的包面零件•右击AutomatedMeshExecute.162总结概括了包面的基本概念包面的表面准备包括填充较大的漏洞和修补边界选择适当的相关体积然后完成包面,根据总体质量修复包面接下来两个简短的讨论话题•使用漏洞检测（leakdetection）•使用封闭间隙（gapclosure）163164漏洞检测和封闭间隙漏洞检测可根据包面尺寸的设置确定哪些间隙需要被封闭。•无泄漏：设置的尺寸可以封闭所有漏洞和间隙•泄漏：可以显示穿过漏洞的路径‒手动修补漏洞‒在包面设置中，特别是gapclosuresize，可以修改该尺寸从而使包面能自动封闭漏洞gapclosuresize用来控制在包面的过程中导入面网格的间隙是否被封闭。164漏洞检测STAR-CCM+提供了形象化的为几何检测漏洞的工具。使用以下的步骤进行漏洞检测：•创建SurfaceWrapper操作•设置网格DefaultControls•打开几何场景并且运行漏洞检测-右击surfacewrap-runleakdetection•指定目标点和源点（Target和Sourcepoints）•计算路径•固定所有的漏洞，并且再次检查漏洞•具体设置参数：‒BaseSize:0.01m.‒MinimumSize:40%.‒TargetSize:50%.‒GapClosureSize:80%.‒SmallestWrappingVolume:0.0031m^3.165166漏洞检测在几何内部指定源点，并且在几何外部指定目标点166167漏洞检测开始步骤，选择验证模版+路径（RecomputeTemplate+Paths）如果存在多处泄漏，这个验证路径可以检测到所有漏洞从源点到目标点的路径组合显示漏洞周围的面使用选择面封闭泄漏路径167168漏洞封闭选择表面修复可以直接将漏洞封闭168间隙封闭GapClosureSize用来定义边界上哪些尺寸的间隙被封闭•GapClosureSize必须大于真实漏洞尺寸和目标尺寸，否则间隙封闭功能将会被忽略。•包面用定义好的尺寸去查找所有的体积空间，开始从内向外包面•任何两个独立的体接触时都是需要被封闭的间隙封闭结合了最小体积空间（SmallestWrappingVolume）•只有表面封闭的体积大于指定空间体积（SmallestWrappingVolume）时才参与到间隙封闭计算•下一页会有相关例子169间隙封闭–实例实例中漏洞直径0.014–0.027m并且当地尺寸是0.005–0.0071m漏洞不能被封闭•增加目标尺寸也可以了封闭漏洞，但是要证明gapclosure是被应用了的。1700.0071(m)0.027(m)0.014(m)间隙封闭–实例171间隙封闭尺寸0.008m并且最小包面区域（smallestwrappingvolume）为0m^3.•间隙封闭尺寸比最大的当地尺寸要大•这个体积通道要大于定义的最小包面体积间隙封闭失败，在相同的尺寸下最小包面空间是0.004m^3.•这个体积通道大约0.003m^3,因此比自定义体积小•间隙封闭失败，所有值都大于0.0031m^3.间隙封闭使用间隙封闭的主要步骤（使用显示的默认值）：•在包面模式属性下激活GapClosure•指定GapClosureSize（漏洞要小于这个尺寸）•在零件中自定义最小包面体积（SmallestWrappingVolume）172173在STAR-CCM+中生成网格173交界面网格操作体网格练习174几何准备在以前的例子中我们只使用一个区域,不需要进一步进行几何准备。通常需要将几何分离组合成不同的零件或者面。被分配到不同的区域中的零件和表面需要使用交界面进行联通。以下几种选项可以组织几何零部件：174SplittingCombiningBooleanoperationsBooleanoperationsMeshoperationsCombineSplitbySurfaceTopologySplitNon-Contiguous网格操作网格操作相当于布尔运算的操作，例如•Unite.•Intersect.•Subtract.•Imprint.拓扑结构还有如下两个操作。•ExtractVolume（提取体积）•FillHoles（填充漏洞）网格操作的主要优势：•整合到网格流程•手动“execute”功能去更新操作所产生的效果，只要当导入的Parts发生了改变。在每一步操作后都可以对结果进行检查。175网格操作对比根据SplitbySurfaceTopology和MeshOperation表格说明了流体和固体part的几何在上述两种操作下的异同。176SplitBySurfaceTopologyMeshOperationExtractVolumeCreatestwonewparts(solid/fluid),originalisdeleted.Createsonenewpart(fluid)andretainstheorigin