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作者 | 張楊 仿真秀專欄作者 首發(fā) | 仿真秀 （ID:fangzhenxiu2018） 人的生活不可能離開醫(yī)生，因為我們總會在某個時刻生病；而且絕大部分的病如果不及時治療，是會影響到工作和生活的。對于仿真的幾何也有類似的情況，那就是模型會“生病”。如果不治好這些“病”，那么我們的仿真就無法順利的進行下去。 圖1 FLuent仿真 需要“治療”的CAD“病人們” 當然，幾何模型的“病”是相對而言的，并不是絕對存在的。類似于面間隙、缺失、錯誤等癥狀，也大多數(shù)是由于數(shù)據(jù)傳遞的原因造成的。因此可以這樣講，如果我們的幾何模型不用做仿真分析，那么他們就是健康的；假如傳統(tǒng)的CAD幾何模型需要用作Fluent仿真分析時，而此時恰好又出現(xiàn)了某些幾何的錯誤情況，這個時候我們才需要請出我們的“醫(yī)生”來對癥下藥，根治幾何中存在的“病癥”。 圖2 常見的CAD 錯誤 對于Fluent仿真中的醫(yī)生，其實就是SCDM軟件中的幾何修復工具（當然可能還包含一部分Fluent Mehsing的功能，本文中暫不涉及）。 圖3 妙手回春的醫(yī)生們 一、全科門診的青年醫(yī)生 我們將這些自動化的幾何修復工具稱之為“全科門診的青年醫(yī)生”，主要包括“拼接、間距、缺失的表面”。 圖4 全自動的修復工具 需要注意的是，F(xiàn)luent前處理中的“全科醫(yī)生”還兼職“檢驗科醫(yī)生”的大部分職責，可以自動的探測幾何模型“生病”的位置。 幾何數(shù)據(jù)在傳遞的過程中不可避免的會出現(xiàn)容差不一致的情況，這一類情況通常會導致實體幾何被拆散成多個面；當然，這些面的位置關(guān)系通常還是可以保證的，因此，對于此類問題，拼接是一個有效的操作，能夠快速將單個實體復原。 圖5 拼接工具 ● 缺失的表面（Missing Faces） 圖6 缺失的表面工具 這個時候缺失的表面功能就派上用場了，他可以自動修復面缺失的情況，從而封閉幾何，得到實體。 圖7 間距工具 對于自動修復幾何的方法，通常按照以下規(guī)則組織進行： 2. 隨后檢查間距和缺失的表面，優(yōu)先修復數(shù)量少的問題； 3. 對于失敗的問題，進行手動修復； 4. 對于主要特征面缺失的情況，建議另外導入包含該面的其他文件。 二、特病特治的專家醫(yī)生 針對上述的疑難雜癥，幾位“專家醫(yī)生”通常按照以下的方式進行分工與合作： ● 融合（Blend） 融合“醫(yī)生”是最為常用、最為重要的手動工具，可以修補缺失的表面。通常用于多個對應的點、線、面之間，從而生成線、面、體，而且還可以根據(jù)不同的需求選擇生成的路徑。 Tips：先拼接、再融合會提高成功幾率。 圖8 融合工具 ● 拉動（Pull） 拉動功能本身可以針對點、線、面進行操作，從而生成線、面、體。和融合功能一樣，都是屬于幾何模型升維的操作。但是在修復幾何“病癥”的情況下，拉動“醫(yī)生”則通常作用于線，目的則是生成面或者修補面。 圖9 拉動工具 ● 填充（Fill） 和拉動功能一樣，填充功能更多的應用場景是對實體進行操作，從而簡化幾何模型。在修復功能上，填充“醫(yī)生”只能針對封閉的環(huán)邊進行“醫(yī)治”，可以認為是快速、簡化版本的融合工具。
圖10 填充工具 ● 壓?。↖mprint） 兩個（或多個）面相交也是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，壓印“醫(yī)生”可以獲取相交位置的交線，隨后配合草圖工具、分割工具或面曲線工具，可以有效實現(xiàn)面的特征分割與刪除。 Tips：先分離、再壓印才能有效獲取交線，單個曲面的自相交不會被壓印工具檢測到。
圖11 壓印工具 ● 面曲線（Face Curve） 面曲線“醫(yī)生”允許我們在三維實體上直接進行“畫線”的操作，是非常靈活、強大的附加工具。在實際的產(chǎn)品前處理中，其主要的應用場景是配合壓印進行面的分割。
圖12 面曲線工具 ● 替換（Replace） 替換“醫(yī)生”的任務(wù)是將一個面替換為另一個面。 可使用單個面替換多個面、以多個面替換單個面，或以多個面替換多個面。該“醫(yī)生”允許手動將復雜面及曲線簡化或?qū)R為平面、圓柱及圓錐。主要的應用場景是根據(jù)特定的需求對幾何（面或線）進行更改操作。
圖13 替換工具 ● 延伸（Extend） 延伸“醫(yī)生”同樣兼職了部分檢查科醫(yī)生的工作，能夠自動檢測需要延伸的區(qū)域（即面之間存在縫隙），當然，也可以自動的修復這些問題。 Tips：當被延伸面是曲面時，自動操作容易失敗。
圖14 延伸工具 ● 投影（Project） 投影“醫(yī)生”可通過延伸另一個實體、曲面、草圖或注解文本的邊，從而在實體面上創(chuàng)建邊。這是一個很好的方式，用來保留我們需要的幾何特征。 Tips：如果自動延伸失敗了，則可以先投影，再融合，通常會成功。
圖15 投影工具 三、以毒攻毒的資深中醫(yī) 對于有一些疑難雜癥，可能會讓醫(yī)生和專家們束手無策，這個時候就必須要請出我們的資深老中醫(yī)，按照以毒攻毒的方法將問題解決。
所謂以毒攻毒，就是要在已經(jīng)存在的問題上新增額外的”問題”，其核心思想為“先分離（破壞）、后重建”。 毒藥劑一：面（全部）分離（Detach） 這位“老中醫(yī)”的工作可以簡單理解為拼接的“逆操作”。他可以將完整的實體分割成面，也可以將單獨的大面分割成多個小面。由于我們的幾何中出現(xiàn)問題的位置總是很小的區(qū)域，這就需要我們先把這個小區(qū)域分離出來進行處理。
圖16 分離工具 毒藥劑二：（面）分割（Split） 分割醫(yī)生通常緊跟著分離醫(yī)生后面繼續(xù)下藥。大部分的情況下通過分離得到的面仍舊相對較大，錯誤位置僅為一條小的邊，所以通過繼續(xù)的分割操作，可以有效的定位到病癥的根源區(qū)域，而不影響其他健康的幾何位置。
圖17 分割工具 毒藥劑三：（面或線）刪除（Delete） 通過上兩位醫(yī)生的工作，通常我們就可以準確定位到錯誤的區(qū)域了。對于這些錯誤的面、不需要的面（或線），通常直接刪除掉即可，方法是右鍵在GUI（或結(jié)構(gòu)樹）中點擊即可。需要注意的是，該刪除的方法只能針對面（線）幾何，不可以針對實體中的面進行操作。
圖18 刪除工具 上述工作完成以后，老中醫(yī)們“不負責任“的工作就告一段落了。可以簡單的理解為，經(jīng)過毒劑處理過的幾何，還得作為新的病人再送到醫(yī)生和專家手里進行下一步的醫(yī)治。 四、為人低調(diào)的檢驗醫(yī)生 最后不得不提的就是我們專職的檢驗科醫(yī)生“檢查幾何體”。他的作用是檢查結(jié)構(gòu)樹中的實體或曲面，來發(fā)現(xiàn)所有可能存在的幾何錯誤，被檢查出來的錯誤會在單獨的窗口顯示。當然，我們也可以選擇 Zoom to fit selection（將選定區(qū)域縮放至屏幕大?。┮宰詣臃糯笤O(shè)計窗口中的問題區(qū)域。
圖19 檢查幾何體工具 值得注意的是，有些通過“檢查幾何”發(fā)現(xiàn)的問題，是并不影響網(wǎng)格劃分的。但是我們?nèi)耘f推薦大家使用這一個功能。 有了這些“醫(yī)生”，我們就可以依靠他們解決導入CAD幾何的各種病癥，更加高效準確的完成Fluent 仿真前處理的工作。 那么，有沒有什么有效的方式可以避免導入的CAD幾何出現(xiàn)錯誤呢？答案還是相對簡單的，就是要負責任的從CAD軟件中輸出幾何。 如果設(shè)計工程師把半成品直接輸出給我們，那實際上是會極大增加仿真工程師的工作量的。因此我們的建議在第一條就要求：設(shè)計工程師輸出的幾何必須是完整準確的。 第二條建議：從CAD中輸出的幾何模型必須都是實體。很多時候設(shè)計工程師主要負責曲面建模和設(shè)計，這些曲面的特征是最為重要的。但是僅有這些重要的曲面也是遠遠不夠的，必須要閉合成為實體。本身已經(jīng)是實體的幾何在數(shù)據(jù)傳遞的過程中都會存在離散成面的風險，更不用提本身就是面的幾何了。
圖20 無論哪種CAD軟件，輸出實體幾何最重要 第三條建議：儲存CAD數(shù)據(jù)前，盡量調(diào)高數(shù)據(jù)精度。雖然無法保證高精度的幾何模型一定不會有問題，但是這樣做確實會降低出現(xiàn)問題的幾率，因此還是推薦的。
圖21 提高輸出CAD的數(shù)據(jù)精度 最后一條建議（最后播報）：任何的模型直接存成自身軟件的零件（.prt）或者裝配體（.asm）格式即可，SCDM都具備對應的接口，直接讀取數(shù)據(jù)接口出錯的幾率是最低的；盡量不要選擇中立格式。 最后播報：我已經(jīng)傾其所有，請大家繼續(xù)前進，祝你們成功！ 作者：張楊，仿真秀專欄作者 |
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