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ICEM CFD中的几何标签栏及修补功能

2025-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】：几何标签主要是让我们对导入后的几何体进行几何处理，如修补洞，为后续的块的划分做一些辅助点或线等。图3.1-6 “Repair Geometry”选项我们需要划分网格的几何体一般是由用户使用CAD软件所建立，要想在ICEM CFD中划分网格，就需要将外部几何体导入ICEM CFD中。

我们先讲解“Geometry”标签。观察“Geometry”标签页，我们看到前四项依次是创建点“Point978-7-111-52131-0-Chapter03-13.jpg”、线“Curve978-7-111-52131-0-Chapter03-14.jpg”、面“Surface978-7-111-52131-0-Chapter03-15.jpg”、体“Body978-7-111-52131-0-Chapter03-16.jpg”，后面五项中的前四项则分别是删除点、线、面、Body，正好与前面的四项对应，而最后一项则是可以删除几何，就是说无论是点是线是面还是Body，单击它都可以进行删除操作。

几何标签主要是让我们对导入后的几何体进行几何处理，如修补洞，为后续的块的划分做一些辅助点或线等。在有的情况下，为了方便在前处理里定义边界条件，如交界面，需要对Domain之间的交界面进行处理等。

1.修补几何功能

在顺序讲解标签页上的功能之前，我们先来看“Geometry”标签下的第6个图标“Repair Geometry978-7-111-52131-0-Chapter03-17.jpg”，之所以先讲这个功能是因为在导入几何体后，一般要先通过它来完成几何拓扑，如图3.1-6所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-18.jpg

图3.1-6 “Repair Geometry”选项

我们需要划分网格的几何体一般是由用户使用CAD软件所建立，要想在ICEM CFD中划分网格，就需要将外部几何体导入ICEM CFD中。但是由于软件兼容性问题，在导入或者格式转换的过程中，几何体会产生误差，所以需要诊断几何的完整性，并为导入的几何体建立拓扑（见图3.1-7），下面对一些常用功能做一简述：

1）978-7-111-52131-0-Chapter03-19.jpg可以用以诊断几何的完整性，自动地创建点与线，捕捉几何的特征，从而为导入的几何图形建立拓扑。拓扑分析后曲线颜色代表临近表面之间的关系，我们举例说明。在图形窗口中建立几何图形，并使用978-7-111-52131-0-Chapter03-20.jpg建立拓扑后，如图3.1-8所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-21.jpg

图3.1-7 建立诊断拓扑

978-7-111-52131-0-Chapter03-22.jpg

图3.1-8 曲线颜色表示

从图3.1-8中我们看到，有多种颜色的线条。其中红色代表双边，也就是说此处没有问题。绿色代表自由边，也就是说是多余的边，可以去掉也没什么影响。还有就是黄线，黄线代表单边，如果不是二维图形的话，出现黄线需要采取措施，在三维图形中，出现单边往往说明此处出现缝隙或者有洞，需要采取措施。例如，调大容差Tolerance，补洞或者删除洞，补缝等。

2）978-7-111-52131-0-Chapter03-23.jpg用以补洞，978-7-111-52131-0-Chapter03-24.jpg用以删除洞。

下面演示一下补洞功能。在图形窗口中创建一个有洞的几何图形，如图3.1-9所示。选择欲补洞周围的线串，如图3.1-9a中所指线串，单击中键确认后，如图3.1-9b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-25.jpg

图3.1-9 “Close Holes”补洞功能

978-7-111-52131-0-Chapter03-26.jpg功能补洞后，是在有洞的部位重新生成了一个新平面。

下面我们再来看一下978-7-111-52131-0-Chapter03-27.jpg，使用删除洞功能后，区别于“Close Holes”功能，它不在有洞的部位创建新平面，而是将洞从平面内移除，如图3.1-10所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-28.jpg

图3.1-10 删除洞

2.点功能

下面依序介绍，先来看创建点“point978-7-111-52131-0-Chapter03-29.jpg”功能，如图3.1-11所示。

创建点的功能都非常简单直观。一种就是屏幕取点，如“Screen Select978-7-111-52131-0-Chapter03-30.jpg”，当然这种方法受视角的影响，最不准确，但却是最便捷的。第二种，就是最为常见的直接输入三维坐标，如“Explicit Coordinates978-7-111-52131-0-Chapter03-31.jpg”，还有一种就是输入相对坐标，如“Base Point and Delta978-7-111-52131-0-Chapter03-32.jpg”。这三种创建点的方法都较为常见，也是一般造型软件都内置的功能，也是为大家都熟悉的。这三项功能就对应图3.1-11中第一排图标的前三个。除了这三种创建点的方法，有时候我们需要创建圆的圆心点，或者一条直线的端点，再或者两条直线的交点，例如在UG中，实现这些点的创建往往采用了捕捉的方法，如捕捉圆心、端点和交点等。在ICEM CFD不采用捕捉的方法，实现起来略微麻烦，具体实现如下：

1）978-7-111-52131-0-Chapter03-33.jpg通过选择圆弧上的三个点或者圆弧本身来生成圆心。

2）978-7-111-52131-0-Chapter03-34.jpg是基于两点通过参数来生成两点之间指定的一个点。这与978-7-111-52131-0-Chapter03-35.jpg较为相似，不同的是，978-7-111-52131-0-Chapter03-36.jpg是通过参数来生成曲线上指定的一个点（见图3.1-12）。

978-7-111-52131-0-Chapter03-37.jpg

图3.1-11 创建点

978-7-111-52131-0-Chapter03-38.jpg

图3.1-12 点的生成

3）978-7-111-52131-0-Chapter03-39.jpg是用以创建线的两个端点，978-7-111-52131-0-Chapter03-40.jpg是用来创建两条直线的交点。

4）978-7-111-52131-0-Chapter03-41.jpg和978-7-111-52131-0-Chapter03-42.jpg分别用以将点投影到线、面上（见图3.1-13）。操作时，对于978-7-111-52131-0-Chapter03-43.jpg，要先选择线，然后再选择点。同样，对于978-7-111-52131-0-Chapter03-44.jpg要先选择面，再选择点。

978-7-111-52131-0-Chapter03-45.jpg

图3.1-13 点的投影

3.线功能

熟悉完创建点后，我们接着来熟悉创建线curve978-7-111-52131-0-Chapter03-46.jpg”，如图3.1-14所示。

在看创建线功能之前，回忆我们在学习三维造型中，创建线的方法一般都会有创建直线、样条、圆弧以及圆，作出两个面的交线，把线投影到曲面上，还有就是做出两条线之间的中线。ICEM CFD中稍有不同的是，对于第一排的第一个图标“From Points978-7-111-52131-0-Chapter03-47.jpg”，若选中两个点就作出一条直线，选中不在同一条直线上的三个点就作出一个圆弧，选中不在一条直线上的超过三个点则作出样条。它右边的两项非常简单，分别是创建圆弧978-7-111-52131-0-Chapter03-48.jpg和圆978-7-111-52131-0-Chapter03-49.jpg。“Surface Parameter978-7-111-52131-0-Chapter03-50.jpg”是创建曲线上的曲线，可以通过多种方式来确定线在曲面上的位置；“Surface-Surface Intersection978-7-111-52131-0-Chapter03-51.jpg”是用来创建两个面之间的交线；“Project Curve on Surface978-7-111-52131-0-Chapter03-52.jpg”用来将曲线投影在曲面上。下面再配合一些例子帮助大家熟悉这些功能。

978-7-111-52131-0-Chapter03-53.jpg

图3.1-14 创建或修改线

1）978-7-111-52131-0-Chapter03-54.jpg英文名叫“From Points”，顾名思义就是用点来生成线。这是一个看似简单实则不简单，而且相当有趣的功能。我们选取点的个数不同，生成的线是不同的。请看下面示例：

通过屏幕取点的方式在图形窗口内随意生成四个点，如图3.1-15a所示。任意选择两个点，如图3.1-15b所示，我们发现生成了一条直线。接着，再点选一个点，也就是三个点，如图3.1-15c所示，我们发现生成了一段圆弧。继续，再增加一个点，我们发现生成了样条，如图3.1-15d所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-55.jpg

图3.1-15 From Points功能

2）978-7-111-52131-0-Chapter03-56.jpg是依据三点来生成圆弧，或者根据圆弧上的两点和圆弧的圆心来生成圆弧。

3）978-7-111-52131-0-Chapter03-57.jpg主要用以生成两个面的交线。978-7-111-52131-0-Chapter03-58.jpg用以将线投影到面上。

4）978-7-111-52131-0-Chapter03-59.jpg用以将线段分段，978-7-111-52131-0-Chapter03-60.jpg用以线段合并。请看下面示例：

“Segment Curve978-7-111-52131-0-Chapter03-61.jpg”线段分段的方法有好多种，我们演示依据点来分段。先选择要分段的曲线，然后再选择从哪一点开始断开，如图3.1-16a所示。单击中键确认后，线段分段完成情况如3.1-16b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-62.jpg

图3.1-16 根据点来进行线段分段

978-7-111-52131-0-Chapter03-63.jpg

图3.1-17 创建或修改曲面

而用以线段合并的978-7-111-52131-0-Chapter03-64.jpg意思明确，较为简单，就不再举例说明。(https://www.chuimin.cn)

5）978-7-111-52131-0-Chapter03-65.jpg用来生成曲面的边界线，978-7-111-52131-0-Chapter03-66.jpg用来生成两条线之间的中间线。

4.面功能

熟悉完了创建点和线，我们接下来继续研究创建曲面，图3.1-17所示为面创建板块。

在CAD中创建面一般有拉伸、扫掠、旋转、通过曲线组，还有就是依据现有曲面进行，如面的偏置，创建两面中间的中面以及进行面的延伸等。与之类似，ICEM CFD中面的创建也大体类似，由于ICEM CFD是一款专门用以生成网格的专用软件，因此又添加了必要的功能，以方便为网格划分做准备。很多图标的图形形象生动，一看图标我们就能知道其大致功能。如978-7-111-52131-0-Chapter03-67.jpg就是依据几条曲线而生成曲面，978-7-111-52131-0-Chapter03-68.jpg和978-7-111-52131-0-Chapter03-69.jpg是类似于扫掠生成曲面，978-7-111-52131-0-Chapter03-70.jpg是由旋转而生成曲面，978-7-111-52131-0-Chapter03-71.jpg是通过曲线组而生成曲面，978-7-111-52131-0-Chapter03-72.jpg是将曲面进行偏置一段距离，978-7-111-52131-0-Chapter03-73.jpg是获得两个面之间的中间面，978-7-111-52131-0-Chapter03-74.jpg是用来扩展面。978-7-111-52131-0-Chapter03-75.jpg是用来分割面，如用线或者平面将曲面切成多个部分，以便于后面在CFX-Pre里进行边界条件的定义。而978-7-111-52131-0-Chapter03-76.jpg的功能正好与之相反，是将两个分开的面合并在一起。最后一排的978-7-111-52131-0-Chapter03-77.jpg，可以用来创建多种简单几何体。同样结合例子来帮助大家熟悉这些功能。

1）978-7-111-52131-0-Chapter03-78.jpg用以生成简单平面，可以利用曲线或者4个不在同一直线上的四个点来生成简单平面。

我们先演示依据曲线来生成曲面。先在图形窗口中创建4条直线，如图3.1-18a所示。选取四条曲线，如图3.1-18b所示。单击中键确认后，生成曲面如图3.1-18c所示。

2）978-7-111-52131-0-Chapter03-79.jpg用以将截面线串沿着指定曲线画出曲面，操作如下。

先在图形窗口中创建一个需要被驱动的截面线串和驱动曲线，如图3.1-19a所示。然后先点选驱动曲线，再选择待驱动线串，单击中键确认，最后完成情况如图3.1-19b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-80.jpg

图3.1-18 利用曲线生成面

978-7-111-52131-0-Chapter03-81.jpg

图3.1-19 根据曲线驱动绘制面

3）978-7-111-52131-0-Chapter03-82.jpg英文名为“Sweep Surface”，单击978-7-111-52131-0-Chapter03-83.jpg，当选择方法为Vector时，功能类似于拉伸。

下面演示使用Vector方法来生成曲面。先在图形窗口中创建一个截面线串和两点，如图3.1-20a所示。先选取两点，再点选截面线串，注意，点选两点的顺序不同，生成曲面的方向不同。单击中键确认后，生成曲面如图3.1-20b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-84.jpg

图3.1-20 曲面扫描

4）978-7-111-52131-0-Chapter03-85.jpg是用旋转的方法生成曲面，功能简单易懂，举例如下。

下面演示用旋转法生成曲面，先在图形窗口中创建曲线和旋转轴上的两点，如图3.1-21a所示。接着先选取旋转轴上的两点，再选取待旋转的曲线，单击中键确认后，生成旋转曲面如图3.1-21b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-86.jpg

图3.1-21 旋转生成曲面

5）978-7-111-52131-0-Chapter03-87.jpg为通过曲线组形成曲面，举例如下。

先在图形窗口中创建三条直线，如图3.1-22a所示。依次选取各条直线（见图3.1-22b），单击中键确认后，最后生成曲面如图3.1-22c所示。

6）978-7-111-52131-0-Chapter03-88.jpg用以偏置曲面，978-7-111-52131-0-Chapter03-89.jpg用以抽取中面。

7）978-7-111-52131-0-Chapter03-90.jpg用来断开面，978-7-111-52131-0-Chapter03-91.jpg用来合并表面，举例如下。

先演示依据线为分界线来断开面。设置方法为“ByCurve”，创建几何图形如图3.1-23a所示。先选取曲面，单击中键确认后再选取中键的直线，如图3.1-23b所示。单击中键确认后，面被一分为二，如图3.1-23c所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-92.jpg

图3.1-22 过曲线组生成曲面

978-7-111-52131-0-Chapter03-93.jpg

图3.1-23 面的割断

接着演示面的合并978-7-111-52131-0-Chapter03-94.jpg，利用上面步骤被断开为两半的曲面，依次选取两半曲面，单击中键确认后，弹出一个对话框，如图3.1-24a所示。单击Yes后，一分为二的两半曲面重新合并为一整块曲面，如图3.1-24b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-95.jpg

图3.1-24 合并面

8）978-7-111-52131-0-Chapter03-96.jpg可以用以将几何图形中的洞去除掉，不过仅仅只能用以B样条曲面。举例如下。

先在图形窗口中建立一个有洞的几何图形，如图3.1-25a所示。选择待修补的面，最后结果如图3.2-25b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-97.jpg

图3.1-25 Untrim Surface

9）978-7-111-52131-0-Chapter03-98.jpg用以进行面的延伸，举例如下。

下面演示沿着面的一条边以给定长度进行面的延伸。设置延伸方法为“Extend Surfaces at Edge”，利用上面8）中的几何图形。先选择待延伸的曲面，然后选择待延伸的边，如图3.1-26a所示。延伸长度“Extension”为0.5，单击【Apply】，生成延伸后的曲面，如图3.1-26b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-99.jpg

图3.1-26 面的延伸

10）978-7-111-52131-0-Chapter03-100.jpg用以生成标准几何形体，能直接创建的几何图形如图3.1-27所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-101.jpg

图3.1-27 Standard Shapes可以创建的几何体

5.体功能

下面我们讲解创建Body978-7-111-52131-0-Chapter03-102.jpg，这一项是我们在画非结构化网格时会用到的，因为在画非结构网格时，需要建立Body来标记需要生成网格的封闭几何体。单击创建Body项，弹出如图3.1-28所示对话框。

由图3.1-28可以知道，创建Body有两种方法：一种是直接由两点来建立Body，另一种是由拓扑来创建Body。需要注意的是，若几何体是个单连通域，两种方法均可，若不是单连通域，只能使用第一种方法。还有一点需要注意的是，创建Body后，会在几何体内出现一个Body点，一定要确保生成的Body点在需要生成网格的封闭几何体内，如图3.1-29a所示。单击中键确认后生成Body，如图3.1-29b所示。

978-7-111-52131-0-Chapter03-103.jpg

图3.1-28 创建Body

978-7-111-52131-0-Chapter03-104.jpg

图3.1-29 在一个正方形内创建Body

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