调整交界面设置（基于拓扑的方法）

当直接交叉点设为“基于拓扑”方法时，Simcenter STAR-CCM+ 使用标识大尺度拓扑特征的算法计算交界面边界的相交。

基于拓扑的方法可用于使用以下一个或多个控制来控制相交：
  • 匹配外边界标志
  • 投影容差
  • 角度阈值

“基于拓扑”方法是多线程的，支持并行计算。与默认的“基于几何（原有）”方法相比，“基于拓扑”方法速度更快，且产生的相交质量更高。它还提供关闭相邻网格单元的功能。

基于拓扑的算法要求输入网格为 2 个流形（可定向表面）。父表面不能包含 X 或 T 接头。如果相交成功，此要求可提高求解精度，并且通常会减小接触交界面的网格单元的最大偏斜角。

如果相交不成功，则可有多种表现方式，例如反转网格单元的体积为负，或者有意外大数量的剩余（未相交）面。

开始调整交界面设置前，查找颠倒网格单元的确切位置。对于通过网格运动更新的交界面，检查颠倒网格单元在运动过程中位置是否保持不变。

激活基于拓扑的方法：
  1. 选择交界面节点并将直接交叉点设为基于拓扑。
两个交界面边界称为边界-0 和边界-1。边界-0 是固定侧，自适应侧边界-1 上的顶点投影到它。建议交界面两侧的网格单元大小应相似。如果固定侧的网格单元非常大，自适应侧非常小的网格单元极容易颠倒。

如果交界面一侧的网格单元更精细，它们可能更精确地表示相交表面。在这种情况下，可以选择更精细的一侧作为固定侧。要交换交界面的固定侧和自适应侧，反转交界面的方向。

  1. 要反转方向，右键单击交界面 > [交界面]节点并选择反转方向。
指定方向后，可以通过调整交界面设置来提高相交质量并减少剩余面的数量。
  1. 选择交界面 > [交界面] > 物理值 > 交界面节点并设置相交属性。
    根据基于拓扑的交界面的连接，设置以下属性：
    交叉点 连接 调整
    基于拓扑 压印
    • 匹配外边界：表示交界面边界预计在大尺度拓扑特征上完全重叠。仅当要求交界面的两个边界完全匹配时才可激活此选项。默认情况下，此属性处于停用状态。

      • 如果希望两个未闭合的父表面之间完全匹配，则激活匹配外边界。
      • 如果两个未关闭的父表面部分重叠，则停用匹配外边界。
      • 匹配外边界对匹配两个关闭的父表面没有影响。
    • 投影容差：指定最大正交投影距离，以局部单元直径的分数表示。对自适应侧的节点如何投影到固定侧施加限制。如果两个交界面边界相隔更大的距离，则可以增大投影容差值以获得更少的剩余面。容差默认设为 0.2。
    • 角度阈值：指定最大角度（度），以供交叉点标识从自适应侧映射到固定侧的大尺度特征。要保留较尖锐的特征，指定较小的角度阈值。如果边界网格存在伪缺陷，则可以指定较大的值。该值默认设为 45 度。
    基于拓扑 共形

    共形连接类型仅适用于有限元模型。

    • 共形容差：检测以局部单元直径的分数表示的共形面。如果匹配的共形面太多，可以降低此值。如果太少，则增加此值。该值默认为 0.01。
    • 非共形容差：检测以局部单元直径的分数表示的非共形面。如果匹配的非共形面太多，可以降低此值。如果太少，则增加此值。该值默认为 0.01。

    以下示例显示了激活匹配外边界有助于消除剩余面的情况。该设置中的旋转圆柱体有 3 个单独接触：顶部、底部和侧面。



    如果匹配外边界停用，“基于拓扑”交叉点将返回圆柱体侧面与圆柱体顶部（底部）之间公共边附近的剩余（未相交）面。



    当需要完全匹配时，激活匹配外边界。激活时，基于拓扑的交叉点剩余面为 0。



    注对于整个圆柱体，具有单个接触（而不是 3 个单独的接触）的类似设置得出关闭表面。此时，基于拓扑的交叉点不给出剩余面，并且不需要激活匹配外边界。
[交界面]节点的以下属性还可以更改相交结果：
  1. 选择交界面 > [交界面]节点并激活以下属性：
    • 允许每个接触值 - 用于对每个接触使用不同容差。
    • 关闭相邻网格单元 - 沿公共边修改交界面的面和侧面之间的网格单元连接。下面的示例比较设置和不设置关闭相邻网格单元属性时基于拓扑的交界面的匹配情况：
      设置关闭相邻网格单元属性的基于拓扑的相交 未设置关闭相邻网格单元属性的基于拓扑的相交




      关闭相邻网格单元的准则
      • 仅使用一个交界面来定义每个不相连的网格单元关闭的旋转圆柱体交界面。
      • 关闭相邻网格单元激活时，为了提高性能，将每个网格单元关闭的交界面定义为单个部件表面接触，而不要定义为每个交界面多个部件表面接触。
      • 因为额外工作会使基于拓扑的交叉点变慢，所以仅在需要时激活关闭相邻网格单元。
      • 因为交界面附近长宽比非常薄的网格单元可导致网格单元体积为负，所以网格单元关闭的交界面附近应使用较少的棱柱层。
      • 激活关闭相邻网格单元并不会减少已在交界面相交过程中生成的负网格单元。
      • 请勿使用比两个交界面侧之间填充的任何可能的间隙更薄的网格单元。这会导致体积为负。
    • 相对运动时重置 - 对于基于拓扑的交叉点为只读。当 Simcenter STAR-CCM+ 检测到两个父面之间的相对运动时，会在每个时间步重置并重新初始化交界面。无相对运动则不会更新交界面。