star-ccm電子版機(jī)艙熱管理教程

1、CDAJ-China 西迪阿特信息科技(上海)有限公司技術(shù)部STAR-CCM+發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱管理解析教程08/08/04目錄幾何數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與導(dǎo)入解析設(shè)定Mesh生成換熱器，風(fēng)扇的設(shè)定輸出設(shè)定解析執(zhí)行與結(jié)果評(píng)價(jià)方法目錄面網(wǎng)格生成車體部分（車身壁面及發(fā)動(dòng)機(jī)艙壁面）的表面處理風(fēng)扇部分（風(fēng)扇葉片處理，MRF面的創(chuàng)建）的表面處理車體部分表面與風(fēng)扇部分表面的合并換熱器、冷凝器部分的表面處理計(jì)算區(qū)域Block表面的創(chuàng)建，輪胎與地面接觸部分的表面處理局部Remesh區(qū)域劃分，Interface的創(chuàng)建體網(wǎng)格生成計(jì)算設(shè)定CAD1-ExteriorExterior_Surface.slt, Tire.stl2-Grill

2、Grill.stl3-UnderbodyUnderpanels.stl, UnderbodyPanels.stl4-PowerTrainExhaust.st, Powertrain.stll5-HeatExchangersFan.stl, Fan_Shroud.stl, Condenser.stl Radiator_Inlet.stl車體部分的表面處理在Star-cd中導(dǎo)入es-uhood tutorials例子1的文件 es-uhood_tut01.cel，es-uhood_tut01.vrt，es-uhood_tut01.ctab以Star-cd proam導(dǎo)出star.dbs在Star-

3、ccm+ 中導(dǎo)入star.dbs，打開(kāi)網(wǎng)格、透明，確認(rèn)幾何，保存為1_import.sim文件通過(guò)確認(rèn)幾何，在不加入風(fēng)扇、換熱器、冷凝器之前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部是一個(gè)連通區(qū)域，所以首先采用“外包”的wrap方式，將汽車外輪廓及發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部wrap為一個(gè)連續(xù)的幾何表面在wrap之前，首先根據(jù)wrap對(duì)于局部尺度、防接觸等的設(shè)定需要，對(duì)Regions中的Boundaries分割、合并，分類并重命名如下：汽車上部的外殼汽車中部的殼，包圍輪胎的部分與輪胎需設(shè)定防接觸格柵與格柵外圍，需設(shè)定小尺度與中間過(guò)渡尺度汽車底盤，已具有一定厚度，否則需做成一定厚度，保證wrap可實(shí)行汽車輪胎，需設(shè)定與外殼的防接觸汽車

4、發(fā)動(dòng)機(jī)外輪廓，構(gòu)成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空間的外壁面，需設(shè)定與汽車外殼、底盤的防接觸汽車排氣管外輪廓，構(gòu)成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空間的外壁面，需設(shè)定與汽車外殼、底盤的防接觸選擇Surface Wrapper的面網(wǎng)格方案，準(zhǔn)備包面根據(jù)車身的大概長(zhǎng)度、wrap的精度和計(jì)算機(jī)內(nèi)存的承受能力，選擇一個(gè)合適的Base Size，本例Base Size = 0.03m在Region1的Mesh Values Contact Prevention下，設(shè)定2組防止接觸，分別是：發(fā)動(dòng)機(jī)及排氣管與汽車外殼及底盤之間；汽車外殼與汽車輪胎之間。2組防接觸的尺度設(shè)定如下：因?yàn)橄Ｍㄟ^(guò)wrap連結(jié)middle和bottom，形成發(fā)動(dòng)機(jī)艙

5、內(nèi)空間，所以middle和bottom之間不能設(shè)定防接觸1_shell與3_bottom之間有較大的未封閉縫隙在Representations中，對(duì)Import進(jìn)行Repair Surface，填補(bǔ)此縫隙，合并到1_shell中對(duì)Region1的每個(gè)Boundary設(shè)置合適的warp尺度：首先打開(kāi)Custom Surface Size，然后設(shè)定合適的Relative Minimum Size和Relative Target Size相對(duì)于Base Size的百分比BoundariesRelative Minimum SizeRelative Target Size1_shell25%60%2_

6、middle25%60%2_middle geshan3%5%3_bottom25%60%4_wheel20%30%5_geshan1%3%6_motor8%12%7_pipe8%12%選擇External的方式，開(kāi)始進(jìn)行wrapwrap完成之后，wrap會(huì)生成特征線，對(duì)特征線進(jìn)行修理修特征線越仔細(xì)，下一步remesh之后的網(wǎng)格質(zhì)量越高，當(dāng)然修特征線需要較多的工作量Wrap完成之后，保存2_wrap.sim文件確認(rèn)wrap后的表面已經(jīng)合格，Wrapped Surface已可以代替Import后，可以在Representations中刪除Import，僅保留Wrapped Surface一套表面

7、，方便之后的操作選擇Surface Remesher的面網(wǎng)格方案，準(zhǔn)備進(jìn)行面網(wǎng)格重繪選擇一個(gè)合適的Base Size，本例Base Size = 0.1m對(duì)Region1的每個(gè)Boundary設(shè)定合適的remesh尺度：首先打開(kāi)Custom Surface Size，然后設(shè)定合適的Relative Minimum Size和Relative Target Size相對(duì)于Base Size的百分比BoundariesRelative Minimum SizeRelative Target Size1_shell25%60%2_middle25%60%2_middle geshan10%20%3_

8、bottom25%60%4_wheel20%30%5_geshan4%8%6_motor15%20%7_pipe15%20%Remesh尺度已設(shè)定好，如果特征線也已修好，則開(kāi)始進(jìn)行remesh在Representations中選擇Remeshed Surface Repair Surface，檢查Remeshed Surface的表面質(zhì)量，并手工修復(fù)一些錯(cuò)誤。車體表面處理好后，保存3_remesh.sim文件確認(rèn)remesh后的表面已經(jīng)合格，Remeshed Surface已可以代替Wrapped Surface后可以在Representations中刪除Wrapped Surface，僅保留

9、Remeshed Surface一套面，方便之后的操作風(fēng)扇部分的表面處理風(fēng)扇區(qū)域的處理方法：新建一個(gè)Star-ccm+的simulation，導(dǎo)入風(fēng)扇幾何文件4-Fan.stl打開(kāi)網(wǎng)格線，檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片網(wǎng)格不連續(xù)，本例中仍然以wrap方式進(jìn)行修理Wrap完畢后，創(chuàng)建包圍風(fēng)扇的圓柱形mrf面，然后進(jìn)行Remesh最后將風(fēng)扇部分的表面導(dǎo)出為.dbs文件，打開(kāi)車體的sim文件，將風(fēng)扇部分導(dǎo)入風(fēng)扇葉片網(wǎng)格不連續(xù)本例風(fēng)扇葉片僅一個(gè)boundary，選擇Base Size = 0.005m來(lái)wrap根據(jù)風(fēng)扇葉片幾何的好壞，也可選擇其他方式來(lái)修理表面的連續(xù)性在Tools Coordinate System

10、s下創(chuàng)建一個(gè)圓柱坐標(biāo)系，原點(diǎn)在風(fēng)扇軸心上根據(jù)圓上三點(diǎn)可找到圓心在Representations Wrapped Surface 上右鍵，選擇Create Surface Create Cylinder Surface借助已創(chuàng)建的局部圓柱坐標(biāo)系，創(chuàng)建一個(gè)圓柱形表面，作為旋轉(zhuǎn)區(qū)域的MRF面大概測(cè)量風(fēng)扇葉片和發(fā)動(dòng)機(jī)艙壁面之間的距離，選擇一個(gè)合適半徑和軸向長(zhǎng)度的MRF面，使MRF面與風(fēng)扇葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)艙壁之間都保持一定的距離。選擇Surface Remesher方案，對(duì)風(fēng)扇葉片和MRF面進(jìn)行remeshBase Size = 0.03m對(duì)風(fēng)扇葉片選擇Custom Surface Size，Relativ

11、e Minimum Size = 10%，Relative Target Size = 30%Remesh完成后，在Representations Remeshed Surface上右鍵，選擇Export Surface，將風(fēng)扇部分（包括風(fēng)扇葉片和MRF面）的表面導(dǎo)出為fan.dbs風(fēng)扇部分與車體部分的合并打開(kāi)3_remesh.sim文件，點(diǎn)擊Import Surface，導(dǎo)入fan.dbs因車體部分和風(fēng)扇部分在CAD階段是一起處理的，車體部分的CAD文件和風(fēng)扇部分的CAD文件有相同的全局坐標(biāo)系和合適的相對(duì)位置，導(dǎo)入后相對(duì)位置仍然正確風(fēng)扇部分的表面導(dǎo)入后，構(gòu)成Region2Region2自身構(gòu)

12、成了一個(gè)封閉區(qū)域，定義此區(qū)域的屬性（旋轉(zhuǎn)、多孔介質(zhì)等）是很容易的我們的思路是：將Region2的外表面復(fù)制一份，拷貝到Region1中，這樣Region1-車體區(qū)域仍然是一個(gè)封閉的連通區(qū)域，只是挖出了Region2-風(fēng)扇區(qū)域的空間，仍然可順利生成網(wǎng)格，Region1與Region2之間通過(guò)Interface連接以這種思路，我們可以分別處理車體、風(fēng)扇、散熱器等，再合并為整體，這樣做減小了處理表面的難度由于fan.dbs的風(fēng)扇表面已經(jīng)經(jīng)過(guò)remesh，所以導(dǎo)入后不需再進(jìn)行remesh重命名Region 1為Main，Region 2為Fan保存文件4_fan.simPorous區(qū)域的創(chuàng)建如果有換熱

13、器、冷凝器的幾何文件，可采用類似于風(fēng)扇的方法，導(dǎo)入、合并本例以簡(jiǎn)單的方法創(chuàng)建一個(gè)Porous區(qū)域選中車體的特征線，編輯特征線為方便編輯，可隱去表面的顯示選中Porous區(qū)域的輪廓線，選擇New Curve From Selected以Porous區(qū)域的輪廓線分割2_middle整理分割出來(lái)的面，將Porous表面合并，命名為Porous Side其他表面合并，仍命名為2_middle繼續(xù)編輯Porous區(qū)域的輪廓線，將兩個(gè)未封閉的表面的輪廓線抽取出來(lái)以Edges from Wrapping 2 2 , 2 3補(bǔ)洞，得到Filled Holes，F(xiàn)illed Holes 2將補(bǔ)洞得到的表面重命名

14、為Porous Top 1 ，Porous Top 2以porous_side、porous_top_1、porous_top_2創(chuàng)建新的Region，并命名為Porous區(qū)域保存文件為5_porous.sim外流場(chǎng)區(qū)域的創(chuàng)建下面創(chuàng)建外流場(chǎng)空間在Representations Remeshed Surface 2上右鍵，選擇創(chuàng)建Block Surface預(yù)設(shè)的Block尺寸包圍著車體調(diào)整尺寸，將地面向上挪動(dòng)2cm，以模擬輪胎與地面的接觸適當(dāng)拖動(dòng)或輸入尺寸，得到擴(kuò)大的Block區(qū)域?qū)lock表面創(chuàng)建于main Region選擇One Boundary Per Face方式Create選中地面，

15、重命名為Block - ground由于地面上移2cm，所以輪胎與地面相交選中4_wheel與Block ground，進(jìn)行Merge Intersect操作Intersect操作之后，生成特征線Edges from intersection，為地面與輪胎的交線以Edges from intersection分割表面4_wheel與Block ground刪除相交處的小塊表面現(xiàn)在輪胎與地面的表面連續(xù)，并構(gòu)成了流體的壁面重命名其他Block表面保存文件為6_block.simPorous區(qū)域、Main區(qū)域新建表面的RemeshMain、Fan、Porous三個(gè)區(qū)域及包含的表面如圖其中Fan區(qū)域的

16、表面經(jīng)過(guò)Remesh后導(dǎo)入，而Porous區(qū)域的porous_top_1、porous_top_2，Main區(qū)域的Block表面都是新創(chuàng)建的表面，沒(méi)有經(jīng)過(guò)Remesh，需要Remesh采用局部Remesh的方法，減少工作量打開(kāi)Porous Top 1 ，Porous Top 2 的網(wǎng)格線可見(jiàn)，補(bǔ)洞得到的面連續(xù)性可以保證，但需要remesh，下面進(jìn)行局部remesh為了局部remesh的進(jìn)行，首先將Main、Fan、Porous三個(gè)區(qū)域暫時(shí)合并為一個(gè)區(qū)域關(guān)閉除了porous表面的remesh操作對(duì)porous_side、porous_top_1、 porous_top_1設(shè)定合適的尺度進(jìn)行rem

17、esh，本例選擇20%40%經(jīng)過(guò)局部remesh，Porous區(qū)域與Main區(qū)域間的連續(xù)性仍得到保證刪除原remeshed表面，保留新remeshed表面保存文件7_remesh_porous.sim更改remesh方案的Base size，從0.1m增大到0.5m關(guān)閉除Block表面和4_wheel的其他表面的remesh操作因4_wheel與Block ground相接，并且以相交的特征線切斷過(guò)，所以一起參與remeshBlock表面的remesh采用Base size4_wheel表面的remesh采用Costomize尺度，并從20% - 30%調(diào)整為4% - 6%，因?yàn)锽ase si

18、ze增大了5倍進(jìn)行一次Representations Repair Surface，確認(rèn)remesh表面的尺度和連續(xù)性，正確情況是沒(méi)有連續(xù)性方面的錯(cuò)誤，僅有Porous表面存在3面相交所報(bào)告的Non-manifold Edges刪除原Remeshed表面，僅保留新生成的Remeshed保留保存文件為8_remesh_block.sim下面進(jìn)行區(qū)域的劃分和Interface的設(shè)定首先Create New Region from Boundaries，將區(qū)域恢復(fù)為Main、Fan、Porous選中MRF面，右鍵，Convert to Interface選中生成的Interfaces，Delete，這樣就獲得了一套MRF面的Copy選中MRF面的Copy，右鍵 Create New Region from Boundaries，使之從Fan區(qū)域中分離選中Main和Region3，右鍵 Combine，將MRF面的Copy合并到Main中選中Fan區(qū)域的Cylinder Face與Main區(qū)域的Copy of Cylinder Faces，右鍵 Create Interface In-place，其他兩組相應(yīng)的面也創(chuàng)建Interface這樣，F(xiàn)an區(qū)域與Main區(qū)域通過(guò)Interface連接起來(lái)用類似于風(fēng)扇區(qū)域的處理方法，首先復(fù)制porous_top_1，porous