STAR-CCM+复杂表面几何处理与网格划分
1.启动：
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
点击File→New Simulation，如图3所示，弹出如图4所示窗口，单击OK按钮，创建新的模拟。
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图3 创建新模拟 图4 创建新模拟窗口
2.打开模型文件：
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”。
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图5 导入表面模型菜单 图6 导入表面模型窗口
图6 导入表面模型窗口选项
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：
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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，如图9所示。
图8 合并前的Regions树模型 图9 合并后的Regions树模型
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
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Boundary、Boundary1 1、Boundary1 2挡板合并并命名为“baffles”。
图10 合并三个挡板模型并重新命名
对模型中的传感器Boundary1 7重新命名为“Sensor”,如图11所示。
图11 Boundary1 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。
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图12 Boundary1 8/9重新命名为“Struts”
对模型中的阀体Boundary1 10重新命名为“Valve”,如图13所示。
图13 Boundary1 10重新命名为“Valve”
对模型中的入口管道Boundary1 6重新命名为“Inlet pipe”,如图14所示。
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图14 Boundary1 6重新命名为“inlet pipe”
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。
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图15 Boundary1 11/14重新命名为“cross pipe” 图16 Boundary1 6重新命名为“mainbody”
图17 “Meshing Models Selection”菜单
图18 勾选“Surface Wrapper”选项
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→
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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。
图19 base size 设定 图20 surface size 设定
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。
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图21 “Turn mesh on or off”选项
图22 显示网格模式下的模型
4.修补面处理：
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。
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入口 出口 图23 将要进行缝合的进出口
图24 “Surface Preparation Options”菜单 图25 “Repair Surface Mesh”菜单
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。
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图
26 “Fill Polygonal Patch”选项 图27 修补之后的“inlet pipe”入口
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。
图28 修补之后的\"Cross pipe\"入口
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。
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图29 修补之后的出口
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。
图30 将特征线进行删除
4.漏洞检测：
右键点击Continua→Mesh1→Models→Surface Wrapper,选择Run
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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。
图31 选择“Source Point”
图32 选择“Target Point”
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。
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图33 “Wrapper Leak Detection”菜单
图34 “Output” 输出窗口
5.包面处理：
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。
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图35 “Split Boundary Manually”菜单
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。
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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→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。
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图37 接触设定
图38 接触对选择
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
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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。
图39 “Offset Faces”菜单面板
选择“Offset Action”为“Inflate”，“Thickness”值为0.002m，
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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。
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”→“Wrapper Surface”，显示包面后的网格，如图42所示。
图41 工具条菜单
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图42 包面后的模型（Mesh off/on）
6.网格重构：
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。
图43 删除import网格
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
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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
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。
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图46 更改部件的目标尺寸
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。
图47 选择建立一长方体加密区
弹出“Create Block Volume Shape”菜单，将长方体进行拉伸和
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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。
图48 加密区区域
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。
图49 主界面中显示加密区域
下面进行加密区控制。右键点击Continua→Mesh 1→Volumetric
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Controls，选择New，建立一新的加密体控制，如图50所示。
图50 建立加密体控制
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。
图51 选择加密区域
点击Volumetric Controls 1→Mesh Conditions→Surface Remesher，在下方Properties处勾选“Customize surface remesher”选项，如图52所示。
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图52 勾选自定义表面网格选项
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。
图53 “Mesh Values”选项 图54 更改Percentage of Base值
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
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Representations”→“Remesher Surface”，如图55所示，显示重构后的网格，如图56所示。
图55 选择“Remesher Surface”选项
图56 重构后的网格
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
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Delete，将Wrapped Surface网格删除，如图57所示。
图57 删除Wrapped Surface网格
7.网格质量检查：
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。
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图58 “Surface Preparation Options”选项菜单
图59 “Surface Diagnostics”选项菜单
点击“Surface Diagnostics”选项菜单下方“Display Control”
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中的第二个按钮，如图60所示，将所有网格先隐藏。
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“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。
图61 点击“Selection Control”下面第4个按钮
在主界面中能观察到一片网格后点击“Display Control”中的第
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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。
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
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。
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图64 消除“Poor Quality Faces”后的网格显示
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“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。
图65 选择“Split Interactively”选项
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；
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图66 生成入口1边界
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；
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 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；
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图68 生成出口边界
9.生成体网格：
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。
图69 Meshing Model Selection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。
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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 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。
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图71 进出口边界层设置
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。
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图72 多面体体网格显示
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。
图73 Meshing Model Selection菜单
Continua→Mesh 1→Reference Values→Surface Size→Template Growth Rate，将下面Properties的Default Growth
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Rate和Surface Growth Rate分别选为“Medium”和“Fast”，如图74所示。
图74 面网格增长方式选择
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，
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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。
图75 Trimmer体网格显示
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