Star-CCM+应用篇之包面技术

Star CCM+中的包面技术（Surface Wrapping）是处理复杂几何模型的关键工具，尤其在应对低质量CAD数据或脏几何时表现高效。以下从应用场景和应用方法两方面详细解析：

一、包面技术的应用场景

1 处理脏几何与不完整模型：适用于存在间隙、孔洞、表面不匹配或重叠的几何（例如相交但未连接的零部件），通过闭合孔洞和修复间隙生成流形表面。典型案例如进气歧管组件中的挡板、传感器与主体间的复杂连接。可简化过度细节化的几何（如机械结构中的细小特征），通过移除非必要细节降低计算复杂度。

2 处理相交体与薄壁结构：针对支架、阀门等相交体积或内部薄壁面（如电池模组中的隔板），包面能自动合并表面并保留关键特征。

3 与表面重构结合使用：当包面生成的网格质量不足时，可结合表面重构（Surface Remeshing）优化三角形网格质量，例如提升曲率区域的加密精度。

4 局部包面需求：在保留部分原始几何（如汽车外CAS面）的同时，对特定区域进行包面处理，避免全局修改导致的结构失真。

二、包面技术的应用方法

1. 准备工作

几何导入与清理：导入面网格文件（如STL、X_T格式），设置单位（米/毫米）并合并冗余零部件。例如，将多个挡板零件合并为单一“Baffle”部件。

对部件重命名以方便管理（如“Inlet Pipe”“Cross Pipe”等）。

2. 包面参数设置

全局控制（Default Controls）：设置基础尺寸（Base Size）、目标表面尺寸（Target Surface Size）和最小尺寸（Minimum Surface Size）。例如，Base Size=0.09m时，目标尺寸为9mm，最小尺寸4.5mm。

调整百分比参数：（如Target Surface Size=8% Base Size）以加密局部网格。

自定义控制（Custom Controls）：对特定部件（如传感器、通道）设置独立网格尺寸，防止关键区域过度简化。例如，设置传感器区域的目标尺寸为1.0mm以保留细节。

防接触设置（Contact Prevention）：通过“One Group Contact Prevention”防止相邻表面（如阀门与壁面）错误连接，避免网格干涉。

3. 检漏与修复

自动检漏（Leak Detection）：使用“Fill Polygonal Patch”或“Fill Hole”工具封闭孔洞，并通过源点（Source Point）与目标点（Target Point）验证流体域连通性。结合自动表面修复工具修正相交面、接近值或低质量网格。

4. 局部包面（Partial Wrapping）

激活“Perform Partial Wrapping”选项，排除无需处理的部件（如汽车外CAS面），仅对指定区域包面。通过“Preserved Input Surfaces”保留原始几何特征（如通道结构），防止包面后特征丢失。

5. 迭代优化

通过多次运行包面调整参数，例如逐步减小目标尺寸（从10%降至8%）以提升细节分辨率。结合表面重构进一步优化网格，例如加密曲率区域或修复低质量三角形。

三、典型应用案例

进气歧管流体域抽取：合并挡板、阀体等部件，修复传感器与壁面间隙，生成封闭流体域。

电池热管理仿真：处理电芯间薄壁结构，闭合热管与冷板间的装配间隙，简化复杂几何。

汽车外流场分析：局部包面保留车体外表面细节，仅对底盘、格栅等区域进行网格优化。

包面技术的核心在于平衡几何保真度与计算效率。通过灵活调整控制参数、结合局部操作，可高效处理工程中常见的脏几何问题，为后续体网格划分和仿真提供高质量基础。

四 包面应用

1 激活包面

2 选择需要包面处理的零件

3 查看创建的包面

选择部件点击确定后，会在几何>部件与几何>操作下生成包面操作节点。同时需要将包面（几何>操作）设置为串行模式执行；同时激活原有包面（Legacy Wrapper）。

4 设置必要的参数

基础尺寸、目标表面尺寸和最小表面尺寸。

CAD映射	允许打开或关闭映射至 CAD   选项。激活此选项后， 允许在包面过程结束时将节点映射回导入的   CAD 表 面，从而使得表面定义更接近原始面。映射至   CAD 属性默认处于激活状态。在此教程中保持此设置。
表面曲率	允许指定在弯曲表面上产生的三角形的数量。增大 点数/圆值会增大在几何的弯曲部分产生的三角形的 数量。在本教程中，保持了默认值 36。
特征角	提供一个角度设置，在包面过程中将依此角度设置 产生部件曲线。通常，被忽略的是导入的表面中预 先存在的部件曲线，而不是在包面过程中产生的部 件曲线。唯一的例外情况是，部件曲线处于平整表 面并定义某些表面细节（例如压印）。减小角度值 将增加在包面过程中产生的特征边的数量。在本教 程中，保持了默认值 30 度。

5 表面修复

修复表面

泄露检查：分别是设置源点和目标点1进行泄漏检查。若检查出泄露可以通过上述的工具进行修复。若无泄露存在将生成基本包面。

6 生成基本包面

7 查看生成的基本包面

8 重复漏点检查

通过调节上述4中的目标表面尺寸和最小表面尺寸来使包面更加的贴体。（但是需要注意的是，每次调整均需要重新检查泄露）

9 防接触设置

设置其中防止接触的最小体网格尺寸，已达到贴体的目的。

软件版本Star-CCM+2502；以上为本期全部内容。

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