starccm+边界层类型

starccm的边界层生成的两种方式

一、棱柱层生成策略

1.生成方式

在创建核心体网格之前，将使用指定的棱柱层厚度值生成子表面网格，这实际上会“收缩”（对于内部流）或“展开”（对于外部流）开始表面。将使用此子表面网格构建核心网格。然后，通过将核心网格的网格单元面拉伸回原始的开始表面，生成棱柱层网格。

将棱柱体网格生成器与周期交界面一起使用时，它会尝试尽量为边界对生成共形网格。在此例中，包含周期交界面会否决为边界对指定的边界类型。相反，交界面级别的棱柱层选项将确定是否生成棱柱体网格。

2.全局控制

1. 层数
2. 总高度
3. 生长率，
   

• 几何默认1.5
• 
• 

• 双曲正切：上图显示了层数为 10 且总体棱柱层延伸因子为 1.5 时的分布。 层之间的尺寸比率不再是常数，而是修改为使整个棱柱层的网格单元厚度之间的过渡更平滑。 此选项可用于减小近壁棱柱层的间距，同时避免外部棱柱层出现大间距

4. STAR-CCM+添加了一个尺寸/厚度比节点，它允许您设置两种类型网格单元之间比例的限制值，默认值是5.0，最小为2.0。

3. 改善间隙和角中的棱柱层构造

1. 填隙百分比

棱柱层网格生成器的填隙百分比属性用于控制边界表面彼此靠近的子表面网格的厚度（从而控制棱柱层厚度）

例如，两个彼此靠近的平行平面边界。 它实际上用于定义间隙中棱柱层占据的空间量。

通过将填隙百分比值（默认为 25%）乘以相交距离计算每个棱柱层的厚度。 此相交距离为两个边界之间的法向距离。 如果其中一个边界未激活棱柱层选项，则允许的最大棱柱层厚度为 2 * 填隙百分比 * 相交距离。

填隙百分比值会影响相互垂直的表面（例如对称平面和壁面边界）的棱柱体生成。

2.最小厚度

小厚度指子表面网格/棱柱层厚度的最小允许值，小于该值的厚度将强制变为零。

它指定为局部棱柱层厚度参考值的百分比。

为了避免自相交或满足其他质量标准，有时必须为特定边界表面缩减子表面网格（例如，由于接近效应）。 如果缩减的程度大到导致厚度小于最小厚度值，则子表面网格将局部设为零。 此方法可将多个棱柱层压缩到一个薄体截面中，以避免产生低质量网格单元。

3.层减少百分比

层减少百分比属性用于控制何时减少折叠棱柱层内的层数。

生成棱柱层网格时，由于角、缩窄的间隙、弯曲表面或其他局部几何的原因，网格生成器需要减少棱柱层的总厚度。 在此类情况下，最好随着厚度的降低减少局部的层数，使剩余棱柱层网格单元保持较低的长宽比（从而提高质量）。 层减少百分比属性用于控制何时减少折叠棱柱层内的层数。

只要棱柱层厚度降至小于层减少厚度，棱柱层就将随棱柱层厚度减少自然变薄。 层减少百分比默认值为 50%，这意味着当棱柱层减少至其目标厚度的一半时，开始移除层。 将层减少百分比设为 0% 会停用该功能。

在上述示例中，未应用任何层减少（即，层减少百分比 = 0）。 由于子表面网格在靠近斜角时变薄，因此棱柱层同样逐渐变薄，最终在子表面网格高度缩减为零时截断（取决于最小厚度值）。

在此情况下，棱柱层在向斜角移动时开始截断，从而减少剩余层数，并提高总体质量。

4. 边界前进角

5. 凹角极限和凸角极限

6.仅生成标准网格单元

此选项可以与四面体网格化模型共同用于生成仅包含四面体网格单元和棱柱体网格单元且具有三角形结束面的体网格。 为了生成仅包含四面体网格单元和棱柱体网格单元的体网格，可以结合使用“仅生成标准网格单元”选项和四面体网格化模型。 确保用于网格中的棱柱层数整体均匀分布。 即，没有为零部件表面、区域或边界设置自定义的棱柱层数。 如果满足这些条件，可以将生成的体网格导出到仅接受标准网格单元形状的第三方软件包。 此选项默认为关闭状态。 注意：使用基于零部件的网格化时，仅当使用四面体网格生成器时才可设置此选项。

7.近核心层长宽比

8.提高子表面网格质量

在体网格化过程的子表面网格阶段后，此选项会使不具有棱柱层的边界表面重新三角形化，并产生更高质量的网格。 默认情况下处于打开状态的“提高子表面网格质量”选项可提高不具有棱柱层的边界（如入口、出口和交界面）的质量。 在体网格化过程的子表面网格阶段后，此选项会使此类表面重新三角形化。 在该选项处于停用状态时，作为子表面网格过程的一部分，将平滑此类边界。 此平滑可能导致三角形化的质量较差，尤其在与边界网格三角形尺寸相比时棱柱层厚度较大的情况下。 激活该选项会使三角形化的质量更高，从而创建更高质量的体网格。

4.查看边界层

1. 右键单击表示 > 体网格 > 网格单元集。
2. 选择新建 > 阈值。
3. 将标量设为棱柱层网格单元
4. 将抽取模式设为全部大于

二、增强层网格生成器

增强层网格生成器在区域或零部件的表面周围生成棱柱体网格单元层，并使用多面体网格单元填充剩余的空隙。 此网格生成器可能使用输入三角形面网格，也可能将三角形网格转换为多边形或四边形面网格，具体取决于所选的表面单元类型。 然后，此面网格将增强为区域体积以形成网格单元层。 这种方法的一些优点包括：交界面的任一侧将形成共形匹配；能够生成更厚、更均匀的网格单元层。

棱柱体网格单元层有助于捕捉壁面边界附近的边界层、湍流效应和热传递。 棱柱体网格单元层也可以投影到入口、出口和对称平面等非拉伸边界上。 核心网格可为复杂几何网格化提供均衡的求解，且生成速度相对较快。 此方法使增强层网格生成器能够适合各种应用。

1. 生成面网格

表面重构、包面、原有网格（要保持现有三角形面网格，将增强层网格生成器属性表面单元类型设为输入）

1. 生成棱柱层网格
   
       棱柱体网格单元层将从多边形、四边形或三角形面网格中生成。 此方法比棱柱层网格生成器更具优势，因为棱柱体网格单元层几乎与原始表面拓扑不相关。因此，所有棱柱体网格单元层中的厚度可能会更均匀。
   
       加密可以使得更加紧密描述边界。
   
2. 生成核心区域
   
       生成棱柱体网格单元层之后，增强层网格生成器将继续使用多面体网格单元或四面体网格单元填充剩余区域
   
       增强层网格生成器将使用最后一个棱柱体网格单元层作为多面体核心网格或四面体核心网格的基础。 此方法可确保核心网格与网格单元层中的相邻网格单元面之间存在一对一关系。 使用四面体核心网格时，增强层网格生成器将确保网格仅包含标准网格单元，例如，四面体、六面体、楔形或棱锥体网格单元。
   
3. 装配体网格
   
       生成增强层网格的最终阶段是装配分层核心网格。
   
       然后，使用网格单元质量度量改善和优化网格。
   

三、两种网格生成器的区别

• 增强层网格生成器和棱柱层网格生成器都会在壁面边界附近产生棱柱体网格单元层。 但是，这两个网格生成器之间有几个不同之处，使它们适用于不同的应用。
  
• 增强层网格生成器通过初始三角表面生成多边形面网格。 然后，通过将多边形表面拉伸到区域体积中生成棱柱体网格单元层。 此方法可降低子表面网格和区域拓扑之间的相依性，并使增强层网格生成器生成的层比棱柱层网格生成器生成的层更厚、更均匀。
  
• 增强层网格生成器还会折叠和分割面和边，这有助于提高网格质量，尤其是在降低网格单元偏斜方面
  

• 棱柱层网格生成器和增强层网格生成器的另一区别是两种网格生成器处理狭窄间隙的方式不同。 为了在相对的棱柱层之间保留一些多面体网格单元，棱柱层网格生成器可以逐渐减小层厚度并移除层。 相反，增强层网格生成器在移除网格单元层时不会减小层厚度。 例如，使用非混合壁面函数湍流模型时，可体现使用增强层网格生成器的优势。 增强层网格生成器会保留第一层厚度，从而更好地控制 y+ 值，而棱柱层网格生成器会减小第一层厚度，使 y+ 改变。
  
• 以下示例说明了这两种网格生成器之间的差异。 左侧区域的网格化通过使用多面体和棱柱层网格生成器而实现，右侧区域的网格化则通过使用增强层网格生成器完成。 棱柱层网格生成器通过减小层厚度来保留间隙中的三个棱柱层。 相反，增强层网格生成器会将间隙中的棱柱层降低到只剩一层，但保留第一层厚度。 为了区分，该棱柱层以蓝色显示。
  

• 如果激活了包含分配至增强层网格生成器的网格单元的体积控制，则多面体/四面体核心网格单元尺寸以及棱柱层网格单元尺寸都会加密。 使用基于区域的网格化 (RBM) 时，对于分配至增强层网格生成器的网格单元，无法使用体积控制来自定义层数、延伸因子或层厚度。 但是，使用基于零部件的网格化 (PBM) 方法时，则可以使用体积控制来自定义分配至增强层网格生成器的网格单元的棱柱体设置。 在使用 PBM 时，可以更新选择的可选边界层网格生成器（在棱柱层网格生成器或增强层网格生成器之间选择），且不会丢失相关的默认控制设置。
  
      如果激活了包含分配至棱柱层网格生成器的网格单元的体积控制，则可以自定义层数、延伸因子或层厚度。 要根据网格单元尺寸加密网格，激活核心网格生成器的体积控制。 在体积控制中设置的网格单元尺寸仅应用于核心网格。
  

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