利用STAR CCM+进行流道抽取

引言

在复杂产品设计的流体力学分析领域，仿真实验所需的数据生成前期工作中不可或缺的一项是流道抽取。这一过程将CAD模型转换为CFD求解所需的空间片段，涉及从复杂的三维几何建模到精细化网格划分，目的是生成适合流体动力学计算的流道区域。面对CAD软件与CAE前处理软件之间模型精度不匹配的挑战，本文将深入探讨STAR CCM+软件内置的3DCAD模块在实现流道抽取工作中的高效、精确应用。

CAD与CAE模型之间的差异与挑战

在现代工业设计中，使用专业三维CAD软件进行精确的几何建模是标准操作，然而，这一模型往往无法直接适用于后面的CFD仿真分析。为了让CAD设计符合CFD计算的要求，从模型中抽取适合流体计算的域至关重要。然而，从CAD模型到CFD计算域之间的转化，尤其是在处理复杂几何结构时，会产生原始模型的细节丢失问题，这严重限制了CFD分析的有效性和精确度。

STAR CCM+中的3DCAD模块与流道抽取


STAR CCM+概述




STAR CCM+是一款集模型创建、计算前处理、流动求解和后处理所有环节于一体的通用计算流体仿真软件包。其内置的3DCAD模块，并不仅仅局限于模型的创建与修改，更为重要的是提供了创新的几何处理工具，为流体流动分析提供了强大支持。

内流道抽取

在构建CFD仿真项目时，首先需适应STAR CCM+的各功能模块。通过在3D CAD工程节点上使用其内置功能，可以迅速地构建几何模型或导入外部几何模型。抽取内流道的操作直接在图形窗口展开，通过选择孔洞边线并利用Extract Internal Volume菜单选项实现。这一操作简便且高效，生成内流道区域，为CFD分析的下一步提供完全准备的几何环境（图5）。

外流道抽取

构建外部流道的主要步骤在于构造外部空间的几何模型。首先，利用3D CAD模块来创建一个包含外部空白空间的实体（body3）。接着，通过在body2的属性菜单上操作，利用Extract External Volume子菜单来抽取外部空间的流体域（图7）。此过程确保了外部流道及其相邻空间的有效分离（图8），为复杂的流场分析打下坚实的基础。

支持高级几何处理功能——包面处理

STAR CCM+内置的3D CAD模块不仅限于上述基础的内、外流道抽取功能，更为复杂几何区域提供了包面自动化处理的功能。虽然本文案例集中于常规操作流程，但这一高效、智能的几何处理手段能够针对复杂几何结构提供更细致、精准的抽取结果，对其适用性和灵活度提出了更高要求。包面处理功能未来会作为一项实用性强大的技术深度介绍。

结论

本文通过介绍CAD与CAE模拟之间的断层，详细探讨了STAR CCM+中的3DCAD模块利用流道抽取的过程，特别是内流道和外流道的高效抽取，为复杂产品的CFD仿真提供了强有力的支持。从实际模型的导入，到几何修整直至细节准确的流道抽取，STAR CCM+为工业产品流入动力设计与分析提供了先进、可靠的解决方案，突显了其在现代工程计算领域中的卓越价值。

参考工具与技术

利用STAR CCM+及其内置的3DCAD模块，工程师和研究人员能够处理从复杂CAD模型到CFD准备好空间几何的转换，实现高效、精细的流道抽取，为更广泛的工程问题提供了精确模拟与分析的基础。