面网格格式
面网格是用于生成体网格的各个区域几何的离散表示。
面网格由面(三角形)和节点构成。此外,在某些预处理包中创建的表面包含部件曲线。允许使用挡板或交界面等内部特征表面。
理想的面网格具有以下属性:
- 闭合 - 不包含自由边或不匹配的对象
- 流形 - 共享边的三角形不超过两个
- 不相交 - 表面不自相交
三角形面的质量也很重要。理想的表面:
- 包含等边三角形
- 三角形尺寸从一个到另一个逐渐变化
- 三角形接近球体内没有尖角、表面褶皱或其他此类特征
一直以来,面网格直接源于 CAD 软件包或通过第三方预处理/表面处理软件获得,并以特定的格式保存。应仔细考虑用于生成面网格的方法,因为它直接影响所得体网格的质量以及进行到这一步需要做的工作。如果只能选择质量较差的开始表面,可以使用包面和/或表面重构工具来改进如上定义的表面。如果导入表面包含四边形或超过三边的其他单元,该面将自动三角形化。
支持的面网格输入格式
| 格式名称 | 文件扩展名 | 二进制/ASCII | 部件曲线 | 部件表面名称 |
|---|---|---|---|---|
| pro-STAR 数据库 | .dbs | 二进制 | 是 | 是 |
| pro-STAR 网格单元/节点/壳输入 | .cell/.vrt/.inp | 两者 | 是 | 是 |
| NASTRAN | .nas、.bdf、.dat | ASCII | 否 | 是 |
| PATRAN | .pat、.ntl、.neu | ASCII | 否 | 是 |
| STL | .stl、.STL | 两者 | 否 | 是 |
| FELISA 前表面 | .fro | 两者 | 否 | 是 |
| JT Open | .jt | 二进制 | 否 | 否 |
| Rhino 3D Model | .3dm | 二进制 | 否 | 否 |
| CATIA 图形 | .cgr | 二进制 | 是 | 是 |
| Parasolid 格式 | .x_t、.x_b | ASCII (.x_t)、二进制 (x_b) | 否 | 是 |
上述所有格式均支持单个或多个区域定义,但如果几何从单个文件中导入,通常会生成单个区域定义。导入多个文件时,可以选择生成单个或多个区域。导入为部件时,将保持原始层次结构。有关各种导入选项的更多信息,请参见将表面数据导入 Simcenter STAR-CCM+。
如果原始表面处理软件包中存在部件曲线,保持这些线非常有用。请参考下表,查看导入时是否保留部件曲线。
- pro-STAR 数据库格式
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pro-STAR 数据库格式是 Siemens Digital Industries Software 为 pro-STAR 预处理软件提供的原生格式,可以存储面网格或体网格(或者根据需要存储二者)。但是,Simcenter STAR-CCM+ 只能从此文件中读取面网格。多个几何可以存储在该文件中,分别通过数据库 ID 数字值和可选的描述性名称加以标识。读入 Simcenter STAR-CCM+ 时,系统将保留支持的部件曲线和预处理软件中使用的边界名称。读入 Simcenter STAR-CCM+ 时,pro-STAR 中的网格单元表索引会生成等效的块定义。该文件为二进制,可保留文件大小。将表面数据从其他 Siemens Digital Industries Software 预处理程序传输到 Simcenter STAR-CCM+ 时,建议使用该文件格式。
从数据库文件导入的表面始终表示为面网格零部件。
- pro-STAR 网格单元和节点壳输入格式
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pro-STAR 网格单元/节点壳输入格式由三个文件组合而成,它们一起重构表面几何细节。这三个文件为:
- .cel - 网格单元文件
- .vrt - 节点文件
- .inp - pro-STAR 命令输入文件
输入 (.inp) 文件始终为 ASCII,且包含为网格定义网格单元表条目的 pro-STAR 命令,以及通过相应的 ASCII 或二进制格式选项读入另外两个文件的命令。系统支持部件曲线并从网格单元表条目中读取边界名称(如果可用)。读入 Simcenter STAR-CCM+ 时,网格单元文件中的不同网格单元表索引将生成等效的块定义。
从 pro-STAR 网格单元/节点/输入文件导入的表面始终表示为面网格零部件。此外,将面网格导出至 .inp 格式时,边界名称内的所有空格均会替换为下划线。
- NASTRAN 格式
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NASTRAN 格式是基于 ASCII 的文件,在许多 CAD 软件包和预处理软件中广泛使用。此格式支持块定义,但不支持部件曲线。表面导入器仅识别壳(二维面)类型单元。无法使用面网格导入器导入体网格。准备 NASTRAN 文件时,建议使用自由字段格式批量导出数据。
从 Nastran 文件导入的表面始终表示为面网格零部件。导入时将会保留表面名称。
- PATRAN 格式
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PATRAN 格式是基于 ASCII 的文件,在许多 CAD 软件包和预处理软件中广泛使用。它不支持部件曲线。当前的导入器仅识别壳(二维面)类型单元,因此无法使用此格式导入体网格。支持块定义。
从 PATRAN 文件导入的表面始终表示为面网格零部件。
- STL 格式
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立体光刻 (STL) 文件可以为二进制或 ASCII。这是尽量少使用三角形传输表面数据的一种常用方法。正因为如此,表面数据的质量通常不佳,需要额外执行一些操作才能使用几何。此格式也不支持部件曲线,所有表面块始终放入一个边界定义。
通过连接多个 STL 二进制数据,可以将多面二进制文件作为单个 STL 二进制文件导入。要保留 STL 文件中定义的任何表面名称,激活从二进制数据标头读取部件表面名称。此选项使 Simcenter STAR-CCM+ 能够由二进制数据标头的第一个词创建表面名称。
从 STL 文件导入的表面始终表示为面网格部件。导入 STL 文件时,文件大小不受限制。
- FELISA 前表面格式
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前表面 .fro 文件包含 SURFACE 模块从 FELISA 程序集合中生成的 3D 表面三角形化数据。SURFACE 模块接受几何曲线和表面组分(手动生成或通过 CAD 软件生成)作为其输入。在 Simcenter STAR-CCM+ 中,表面三角形化数据可用作面和体网格化的起点。
从前表面文件导入的表面始终表示为面网格零部件。
- JT Open 表面格式
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JT Open 是 Siemens PLM Software 提供的一种 3D 数据格式。它通常用于产品可视化和数据交换。它可以包含网格化和 B-rep 数据的组合,用于表示表面。Simcenter STAR-CCM+ 同时支持 JT B-rep 和 Parasolid (XT) B-rep 格式。Simcenter STAR-CCM+ 导入过程将识别 JT Open 文件中的单位指定。
如果 JT Open 文件包含网格化表示和 B-rep 表示,将显示 JT 导入选项框。在此框,可以选择要导入 Simcenter STAR-CCM+ 的表示形式。导入对话框提供了与文件中所含数据类型相关的选项。
要从 JT Open 文件导入网格化数据,需要 JTOpen 功能许可证。要从 JT Open 文件导入 B-rep 数据,需要 CAD Exchange 许可证。
在零部件模式下导入时,如果 JT Open 文件不包含单位,可以从下拉菜单中选择所需的单位。如果 JT Open 文件包含单位,则使用文件中的单位而非用户指定的单位。
在区域模式下导入时,可以从下拉菜单中选择单位。选定单位将应用于所有 JT Open 文件,即使它们包含不同的单位也是如此。如果以 JT 格式导入部件的层次结构,且一个或多个部件已指定单位,则所有单位必须相同。
从 JT Open 文件导入的网格化表面表示为表面网格部件。B-rep 表面表示为 CAD 零部件。
- Rhinoceros 3D Model 文件
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Rhino 3D Model 文件格式最初设计用于在应用程序之间准确传输 NURBS 几何,如今它已在海洋产业广泛使用。
Rhino 文件可以包含网格化和 B-rep 数据的组合。如果几何包含这两类数据,必须将几何导入两次,每次均更改导入类型。
从 Rhino 3D Model 文件导入的表面始终表示为面网格零部件。
- CATIA 图形格式
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CATIA 图形表示 (CGR) 是 CATIA .catpart 和 .catproduct 格式的精简版本。CGR 文件通常用于以轻量级方式查看装配,并且仅包含查看模型所需的几何信息。此格式中不包含 CAD 数据。
从 CGR 文件导入的表面始终表示为面网格零部件。
- Parasolid 格式
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Parasolid 是 Siemens PLM 所有的几何建模内核。它已成为多种 CAD、CAM 和 CAE 软件包的基础,可对三维实体对象进行建模。Parasolid Transmit 文件可以是二进制 (.x_b) 或 ASCII (.x_t)。选择导出过程所需的格式。
Parasolid Transmit 文件可以包含 CAD 和小平面几何。从 Parasolid Transmit 文件导入的 CAD 数据表示为 3D-CAD 部件 (
),而小平面数据将导入为表面网格部件 (
)。同时包含 CAD 和小平面几何的 Parasolid Transmit 文件也可以导入到几何部件或 3D-CAD 中。由于文件会自动保存这些信息,因此不提供单位指定选项。