定向网格化

定向网格化方法可用于在 Simcenter STAR-CCM+ 中的几何上生成高质量扫掠网格。该方法将扫掠几何表面上的网格，使其通过其体积并到达面对的目标表面上。

操作	定向网格
类型	体网格
网格单元类型	扫掠表面网格
要求	所有输入几何部件中至少有 3 个部件表面

定向网格化的输入包括具有 CAD 数据、部分 CAD 数据和不具有 CAD（例如，.stl 导入、离散表面或包面结果）的几何。

可以使用在任何 Simcenter STAR-CCM+ 分析中借助定向网格工具创建的网格，也可以使用通过其他方法创建的网格。定向网格化是对有限体积 (FV) 流体流模拟进行网格化的理想选择，因为它可提供轴向结构化网格。使用固体应力模型进行有限元 (FE) 应力分析时，可以使用定向网格生成器生成 3D 六面体单元。有关 FE 模拟的网格要求的更多信息，请参见有限元网格：要求和准则。

生成体网格时，定向网格特征有助于进行高度控制。例如，可以通过一个操作为高度不规则几何创建六面体网格。此外，还可创建流动定位的网格，这将提高求解器的精度。

扫掠路径可以为线性或弯曲路径，并且横截面的尺寸和形状可能发生变化。源表面和目标表面不必为平面。

可以在表面指定为以下类别的几何部件上使用定向网格化特征：

• 用于生成初始面网格的源表面
• 用于最终形成定向网格的目标表面
• 网格生成器将初始网格从源表面扫掠到目标表面时所沿的导向面

也可以使用空部件表面创建内部网格面（仅限 1-1 网格化）。

存在三个定向网格化策略：

1. 一个源到一个目标 (1-1) - 为每个部件集合生成一个定向网格。如有必要，可以拆分复杂的部件，以提供必要的导向面。
2. 多个源到一个目标 (M-1) - 通过一个操作扫掠多个源面上的网格，使其通过体积并到达一个目标表面。在源表面处于扫掠的不同层时，M-1 可用于对多面部件几何进行网格化。
3. 多个源到多个目标 (M-N) - 通过一个操作扫掠多个源面上的网格，使其通过体积并到达多个目标表面。在源表面和目标表面处于扫掠的不同层时，M-N 可用于一次性对多面部件几何进行网格化。

M-1 和 M-N 均为自动化方法，Simcenter STAR-CCM+ 可据此为导向面创建子图以扫掠网格，使网格通过体积。以下各节将在上下文中讨论一些限制。在某些情况下，使用 1-1 方法对部件集合分别进行网格化，这样才比较谨慎。

可以通过多种方式为定向网格操作创建源网格：

• 在表面上创建块并在块内定义四边形网格单元（注意：仅 1 -1 定向网格化）。请参见使用块创建源网格。

• 从表面所在的现有体网格中抽取网格。请参见使用现有网格创建源网格。

• 创建可包括棱柱层的 2D 源网格。请参见创建 2D 源网格。

每个部件集合与用于生成最终体网格的体网格分布相关。

目前，网格生成器内的平滑算法旨在尽可能将源表面上的网格复制到目标表面。当源表面或目标表面为非平面时，此过程可能会生成质量较差的负体积网格单元，尤其是在使用 M-1 和 M-N 时。要提高网格质量，默认情况下会执行目标网格平滑。在某些情况下（例如，对于标准立方体和圆柱体形状），不需要平滑目标面网格。可以停用此选项。请参见定向网格化属性：相连部件 - 部件属性。

当源表面和目标表面上同时存在跨越面时，Simcenter STAR-CCM+ 可以执行定向网格化。但是，如果目标表面具有多个 CAD 面，并且这些 CAD 面之间的边未标记为特征，则不会解析这些边，并且实际上只有一个目标表面。

显示定向网格生成器扫掠功能的示例：

多对一 (M-1)
位于不同扫掠层的三个平面源扫掠到一个目标 (M-1)。此处，扩展的销表面未相连：
部件具有 3 个弯曲的三角形源网格和一个弯曲目标 (M-1)：
部件在扫掠方向具有四边形源网格、放样和已创建子图的弯曲表面 (M-1)：

多对多 (M-N)
M-N 扫掠：源表面和目标表面分布在不同扫掠层级。
M-N 扫掠，其中： 精确匹配且平面的源和目标压印 仿射转换
M-N 扫掠，其中： 目标压印与源边界相交 平面压印 平移扫掠
M-N 扫掠，其中： 基本旋转 M-N 扫掠 相交压印
M-N 扫掠，其中： 从源到目标的直线平移

在两个平面上具有弯曲扫掠的叶轮：

围绕一条公共边或相连节点的旋转扫掠：