UG STAR-CCM+ Meshing. Проверка объемной сетки.

СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6. Проверка Объемной Сетки (Checking the Volume Mesh)
Этот раздел описывает инструменты, доступные для проверки состоятельности
(validity, правильности) и качества объемной сетки, а также диагностики проблемных
областей для того, чтобы они были исправлены либо внутри STAR-CCM+, либо в
оригинальном сеткопостроителе (mesh generator).
Используя внешний построитель сетки, важно убедиться, что файл объемной сетки
или файлы были импортированы должным образом. Это можно сделать, просмотрев отчет
прогресса импорта (import progress report) и визуально исследовав (inspecting) сетку.
После того, как сетка была успешно импортирована или сгенерирована, размерности
координат (coordinate extents) сетки должны быть проверены, чтобы убедиться, что
импортированная сетка масштабируется (scaled) в правильных размерностях.
Неправильное масштабирование (scaling) сетки будет неблагоприятно (adversely)
воздействовать на решение. Отчет по диагностике сетки (mesh diagnostic report) позволяет
вам проверить масштабирование (scaling) сетки через проверку размерностей (extents)
сетки. Если есть проблема, STAR-CCM+ предоставит функциональность, чтобы
перемасштабировать (rescale) всю сетку соответствующим образом.
Распространенным признаком (common symptom) неправильной (invalid) сетки
являются нулевые (zero) или отрицательные объемы ячеек (negative cell volumes). В
некоторых ситуациях это может быть из-за неправильной ориентации грани (face
orientation), проблема адресована генератору сетки. Зачастую становится важно
проверить, что отрицательные объемы ячеек отсутствуют перед созданием каких-либо
интерфейсов, для того, чтобы избежать влияния интерфейсов на сетку.
Даже если сетка построена правильно (valid, состоятельная, валидная), и решение
может быть успешно инициализировано с соответствующей моделью пространства (space
model), недостаточное (poor) качество сетки может негативно влиять (impact) на решение.
Прямыми средствами измерения (direct measures) качества сетки в STAR-CCM+ являются:
 Угол асимметрии ячейки (Cell skewness angle);
 Угол асимметрии границы (Boundary skewness angle);
 Метрика правильности грани (Face validity metric);
 Метрика качества сетки (Cell quality metric); и
 Метрика изменения объема (Volume change metric)
Предусмотрено описание, как проверить метрику качества сетки (Cell quality metric),
которое также применимо к проверке и визуализации и других метрик ячеек. Для более
подробной диагностики проблем качества сетки в STAR-CCM+ могут быть использованы
инструменты визуализации (visualization tools) для распознавания (identifying) и
визуализации плохих ячеек.
В крайнем случае (in extreme cases) неправильные ячейки могут быть удалены, таким
образом вы сможете продолжить запуск анализа и получить решение.
6-1. Что такое Правильная Сетка? (What is a Valid Mesh?)
По существу правильная сетка (valid mesh) – это сетка, которая позволяет симуляции
быть проинициализированной и выполнять итерации так, чтобы достигалось решение. Как
правило, несостоятельная (invalid) сетка – это сетка, на которой не может быть получено
никакого решения, или которая даже не может быть проинициализирована. В качестве
примера к последней ситуации, сетка, которая содержит ячейку с отрицательным объемом
(negative volume cell) будет расцениваться как несостоятельная.
651
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Однако, распознавание (determination) является ли сетка правильной (valid,
подходящей для расчета) или нет, иногда зависит от лежащего в основе качества сетки
(mesh quality) и/или выбранной физики, которая будет использоваться с ней. Например,
включение ячеек с сильно вогнутыми углами (high concave angles), как правило, не будет
вызывать проблем для основных течений (basic flows), но в случаях с сильными
градиентами или более сложной физикой, сетка может стать несостоятельной и не
позволить производить расчет с ней.
Другими факторами, которые могут повлиять на то, состоятельна ли сетка, являются:
 выбор решателя (сопряженный (coupled) или разделенный (segregated))
 задание коэффициента нижней релаксации (under-relaxation) или числа Куранта
(Courant number)
 использованная схема дискретизации (discretization scheme)
Использованный подход также важен для того, чтобы определить CFD анализ.
Например, добавление физических моделей одна за другой, запуск на расчет (iterating) и
перезапуск для каждого могут привести к правильному решению. Однако добавление всех
физических моделей одновременно и попытка запуска симуляции могут заставить
решение разойтись (diverge) для рассматриваемой сетки.
Проверками состоятельности сетки (mesh validity checks), имеющими место в STARCCM+, являются:
 незакрытые ячейки (unclosed cells);
 неправильные отношения ячейки/узла (invalid cell/vertex references);
 грани нулевой площади (zero area faces); и
 ячейки с нулевым или отрицательным объемом (zero or negative volume cells)
6-2. Что такое Качество Сетки? (What is Mesh Quality?)
Как правило, качество объемной сетки не обязательно может приводить к проблемам
во время работы решателя (solver run time problems), но плохое качество сетки будет
влиять на точность и эффективность получаемого решения. Например, на глобальном
уровне, следующие факторы могут влиять на итоговое качество сетки:
 плотность сетки (mesh density) – достаточно ли густа сетка в областях высокого
градиента, чтобы должным образом отвечать особенностям течения?
 распределение сетки (mesh distribution) – оптимально ли распределение сетки
между областями высокого и низкого градиентов?
 пристеночные слои (near wall layers) – содержит ли сетка пристеночные слои для
вычисления эффектов турбулентности и теплопереноса?
На более локальном уровне (от ячейки к ячейке), следующие факторы должны быть
учтены:
 отношение геометрических размеров (aspect ration) – обосновано ли отношение
геометрических размеров для ожидаемого режима течения?
+
+
+
 диапазон y (y range) – обоснованы ли значения y для выбранной модели
турбулентности?
 отношение объема (volume ratio) – обосновано ли отношение объема ячейки по
отношению к соседним?
 угол асимметрии (skewness angle) – чрезмерны ли углы асимметрии ячейки?
652
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Существует множество средств измерения качества ячеек, некоторые из которых
подходят к особенным формам ячеек. На данный момент доступными в STAR-CCM+
средствами измерения являются:
 углы асимметрии ячеек и границ (the cell and boundary skewness angles);
 метрики правильности граней (face validity metrics);
 метрика качества ячеек (cell quality metric); и
 метрика изменения объема (volume change metric)
Для вычисления течений потока (fluid flow), качество сетки оказывает наиболее
сильное воздействие на вычисление конвективных (convective) и диффузных (diffusive)
потоков (fluxes):
 Чтобы получить конвективные потоки (convective fluxes) с оптимальной
точностью и надежностью, линия, соединяющая центроиды двух соседних
ячеек, должна проходить так близко, как только возможно к центроиду грани,
разделяющей ячейки. Двумерный пример, когда это условие сильно
нарушается (violated), следующий:
В этом примере мельчение сетки для того, чтобы создать меньшее отношение
геометрических размеров (aspect ratio) ячеек около угла, могло бы улучшить (ameliorate)
проблему.

Чтобы получить диффузные потоки (diffusive fluxes) с оптимальной точностью
и надежностью, линия, соединяющая центроиды двух соседних ячеек, должна
быть так близка к перпендикуляру (orthogonal), как только возможно для
грани, разделяющей ячейки (это угол асимметрии ячеек (cell skewness angle).
Двумерный пример, когда это условие сильно нарушается (violated),
следующий:
В этом примере измельчение сетки для того, чтобы создать меньшее отношение
геометрических размеров (aspect ratio) ячеек, могло бы улучшить (ameliorate) проблему.
653
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-3. Запуск Диагностики Сетки (Running Mesh Diagnostics)
Этот раздел описывает, как запускать отчет по диагностике сетки (mesh diagnostic
report) и как интерпретировать (истолковывать, interpret) вывод данных (output). Отчет по
диагностике сетки (mesh diagnostic report) является полезным способом проверки
состоятельности (правильности, валидности) сетки и получения статистики по качеству
сетки. Возможны два различных типа отчетов, один из которых является компактным
(compact) с основной информацией по модели, другой – более всесторонний (extensive)
полный отчет с дополнительной информацией по границам. Также возможно сгенерить
отчет по диагностике для поверхностной сетки.
Запуск Отчета по Диагностике Сетки (Running the Mesh Diagnostics Report)
Чтобы запустить отчет по диагностике сетки (mesh diagnostic report) для объемной
сетки, выберите опцию меню Сетка > Диагностика (Mesh > Diagnostics).
Тем самым открывается диалог Диагностика Сетки (Mesh Diagnostics) со всеми
выбранными регионами.
654
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Если вы не хотите создавать отчет для каких-либо регионов, они должны быть
перемещены в левую сторону секции Регионы, выбрав их и используя < кнопку. Выбрав
Представление (Representation), будут перечислены (list) все текущие доступные
представления (representations), для которых может быть произведен отчет по
диагностике (diagnostics report). Опция Объемная сетка (Volume Mesh) будет выбрана по
умолчанию, если она существует, но взамен может быть выбрано одно из представлений
поверхностной сетки, если такие существуют. Затем Тип отчета (Report Type) следует
выбрать, либо компактный (compact), либо полный (full).
Нажав кнопку Ok, будет создаваться указанный отчет и отображаться в окне вывода
данных (Output) текущей симуляции. Отображаемая информация будет зависеть от того,
опция компактный (compact) или полный (full) была выбрана для Типа отчета. Для
представления поверхностной сетки (surface mesh representation), будет создаваться отчет
для поверхностной сетки (surface mesh report). В любом случае будет генериться
просуммированная информация о вычислении объектов (entity count), размерностях сетки
(mesh extents) и качестве сетки.
Следует отметить, что если модель пространства (Space model) не была выбрана до
(prior to) запуска отчета по диагностике сетки (mesh diagnostics report) для объемной
сетки, тогда трехмерная физическая модель будет автоматически создана в узле
Физическая модель (Continua) задачи.
Интерпретирование Компактного Отчет
(Interpreting the Compact Report)
Компактный сеточный отчет (compact mesh report) для объемной сетки будет
состоять из статистики, разделенной (split up) на следующие секции:
 Каждый сеточный регион (Each mesh region); и
 Статистика целиком (Overall statistics)
Для каждого региона будут существовать следующие подразделы:
 Вычисление объектов (Entity count)
 Размерности сетки (Mesh extents)
 Проверка состоятельности сетки (Mesh validity check)
 Статистика правильности грани (Face validity statistics)
 Статистика изменения объема (Volume change statistics)
Вся секция будет также состоять из пунктов выше для всех регионов за исключением
резюме (summary) о размерностях сетки (mesh extents). Пример компактного вывода
данных (compact output) для отдельного региона показан ниже:
655
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Для компактного отчета (compact report) вычисление объектов (entity count) будет
включать резюме (summary) о количестве ячеек, граней и узлов в регионе. Более полный
анализ (extensive breakdown) различных использованных форм ячеек представлен в
полном отчете (full report).
Размерности сетки (mesh extents) всегда выводятся в метрах, основанных на
глобальной декартовской системе. STAR-CCM+ вычисляет все физические величины в
системе СИ (SI), и по этой причине предполагает, что правильно модель масштабируется
(dimensioned) в метрах. Если сетка была создана с использованием некоторых других
единиц и не была отмасштабирована (scaled) должным образом перед импортом, это
приведет к моделированию неправильной физики. Изначально размерности сетки (mesh
extents) выводятся в конце отчета об импорте (import report) в окне Вывода данных
(Output) симуляции. Вам всегда следует проверять размерности координат (coordinate
extents) для каждого региона, чтобы убедиться, что они соответствуют ожидаемому
размерностному диапазону (dimensional range). Если размерности (extents) неправильные,
вы можете:
 изменить масштаб в оригинальном сеточном пре-процессоре и повторно
импортировать (scale it in the original meshing pre-processor and re-import);
 изменить масштаб всей сетки в STAR-CCM+ (scale the entire mesh); или
 изменить масштаб специфичного региона в STAR-CCM+ (scale a specific region)
656
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Как только вы выполнили масштабирование (scaling), будет ценно запустить отчет с
диагностикой сетки (mesh diagnostics report) и проверить размерности сетки (mesh extents)
еще раз.
Интерпретирование Полного Отчета
(Interpreting the Full Report)
Полный отчет для диагностики (full diagnostics report) структурирован подобным
образом и содержит всю информацию, что и компактный отчет (compact report). Кроме
того, в дополнение, полный отчет (full report) включает следующие дополнительные
пункты для каждого региона и итоговое резюме (overall summary):
 Подробности границы (Boundary details)
 Вычисление объектов по форме ячеек (Entity count per cell shape)
 Объемный диапазон (Volume range)
 Максимальный внутренний угол асимметрии (Maximum interior skewness angle)
Подробности границы (boundary details) в дальнейшем могут быть разделены
следующим образом:
 Количество граней (Number of faces)
 Размерность границ (Boundary extent)
 Площадь поверхности (Surface area)
 Максимальный угол асимметрии границы (Maximum boundary skewness angle)
Пример вывода данных (output) полного отчета (full report) с информацией по
границе показан ниже:
657
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Пример вывода данных (output) полного отчета (full report) с другой дополнительной
информацией показан ниже:
Интерпретирование Отчета для Поверхностной Сетки
(Interpreting the Report for a Surface Mesh)
Отчет с диагностикой сетки (mesh diagnostics report) для любого из представлений
поверхностного типа (surface type representations) (импорт, замыкание поверхности,
генератор поверхностной сетки или извлеченная поверхность) состоит из разделов для
каждой границы и каждого региона.
Каждый из этих разделов имеет подразделы для следующего:
 Подсчет треугольников, узлов и отмеченных характерных ребер (Triangles, vertices
and marked feature edges count)
 Размерности границы или региона (Boundary or region extents)
 Качество треугольников границ или регионов (Boundary or region triangle quality)
 Статистика длин ребер (Edge length statistics)
Качество треугольников (triangle quality) измеряется 10 отдельными зонами
(значениями) от 0 до 1; 1 производит наилучшее качество. Статистика длин ребер (Edge
length statistics) полезна для измерений (gauging, калибровки) изначальных базовых
значений, используемых в качестве входных условий (input) для инструментов замыкания
поверхности (surface wrapper) и/или генератора поверхностной сетки (surface remesher).
Пример вывода данных (output) показан ниже:
658
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-4. Проверка правильности (состоятельности, валидация) сетки
(Checking the Mesh Validity)
Правильность сетки проверяется автоматически всякий раз, когда генерируется отчет
с диагностикой сетки (mesh diagnostics report), или, когда симуляция инициализируется в
первый раз. Следующие проверки правильности сетки выполняются в STAR-CCM+:
 незакрытые ячейки (unclosed cells);
 неправильные отношения ячейки/узла (invalid cell/vertex references);
 грани нулевой площади (zero area faces); и
 ячейки с нулевым или отрицательным объемом (zero or negative volume cells)
За исключением площади граней близких к нулю (near-zero area faces), если любые
из ошибок выше найдены, тогда сетка неправильная (invalid) и будет требовать
исправлений или быть заново созданной для того, чтобы стало возможным продолжить
работу с симуляцией. Поскольку на данный момент STAR-CCM+ не содержит каких-либо
инструментов по ручному исправлению (hand fixing tools) объемных сеток, вам
потребуется экспортировать вашу сетку в какой-либо сторонний инструмент (third party
tool), например в pro-STAR, для того, чтобы исправить проблему вручную. Альтернативно
постарайтесь определить, находится ли проблемная область рядом с поверхностью
(большинство проблем обычно таковы), затем исследуйте поверхность дальше и
исправляйте любые подозрительные области вручную прежде, чем снова заново создавать
(re-generating) объемную сетку.
Что такое Незакрытые Ячейки? (What are Unclosed Cells?)
Для того чтобы объемная ячейка была замкнутой топологически (topologically
closed), каждое ребро, принадлежащее ячейке, должно быть связано точно двумя гранями
с нормалями каждой грани, ориентированными вовне. Если в ячейке не достает грани, или
внешние нормали не согласованы, тогда это будет расцениваться как незакрытые
(unclosed) и делать сетку несостоятельной (invalidate the mesh). Иногда эта проблема
вызывается экспортером/импортером сетки (mesh exporter/importer) или самим
генератором сетки. Любые незакрытые ячейки в сетки необходимо исправить либо
удалением ячейки, или заменой ее на правильную (valid), или ориентированием нормалей
к грани вовне.
Пожалуйста, заметьте, однако, что незакрытые ячейки (как определено выше) могут
быть созданы во время создания интерфейса (interface generation), как процесса, так и
пересечения узлов, не включенных в списки узлов соседних внутренних граней (adjacent
interior faces). Любые незакрытые грани (unclosed faces), появившиеся после создания
интерфейса, обычно не являются проблемой.
Что такое Неправильные Отношения Ячейки/Узла? (What are Invalid Cell/Vertex
References?)
STAR-CCM+ хранит связность сетки (mesh connectivity) как совокупности ячеек
(array of cells), смежных с каждой гранью, с перечнем узлов, принадлежащих грани (в
правильной сетке каждая внутренняя грань сетки принадлежит точно двум ячейкам).
Неправильные отношения ячеек и узлов (invalid cell and vertex references) возникают,
когда совокупность, хранящая связность ячеек и узлов, имеет введенные данные (entries),
659
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
которые ссылаются на дополнительные грани или узлы соответственно, которые выходят
за пределы ожидаемого диапазона значений для ячеек.
В отношении незакрытых ячеек, неправильное отношение ячейки или узла обычно
вызывается экспортером/импортером сетки (mesh exporter/importer) или во время
генерации сетки. Это необходимо исправлять перед тем, как продолжать дальше.
Удаление ячейки и ее замена обычно является наиболее быстрым и простым решением
этой проблемы.
Проверка для граней нулевой площади (Checking for Zero Area Faces)
Для объемной сетки возможно, что она, будучи сгенерирована, содержит ячейки,
которые имеют грани со значением нулевой площади. Эта ситуация может возникнуть,
если все узлы, принадлежащие грани, например, совпали (coincident) или коллинеарны
(colinear).
Поскольку большинство вычислений, выполняемых на гранях, вовлекают
вычисление потока (flux), в результате граней нулевой площади получается нулевое
значение для существенного потока (relevant flux). Однако некоторые вычисления требуют
единичного вектора нормали к грани (face unit normal), который определяется как вектор
площади грани (face unit normal), нормированный (normalized) его величиной. По этой
причине STAR-CCM+ закрепляет очень маленькое значение (менее 10-10 для симуляций с
одинарной точностью) для величины площади грани, чтобы предупредить ошибку
деления на ноль. Таким образом, грани нулевой площади обычно не вызывают проблемы
и могут быть проигнорированы.
Вычисление площади грани выполняется всякий раз, когда генерируется отчет с
диагностикой сетки (mesh diagnostics report), или, когда симуляция инициализируется.
Если найдены какие-либо грани с нулевой площадью, тогда следующее сообщение будет
выведено:
Если требуется, вы можете распознать и сделать видимыми ячейки, которые имеют
очень маленькие площади грани.
Проверка для ячеек с нулевым или отрицательным объемом (Checking for Zero
or Negative Volume Cells)
Для того, чтобы сетка была правильной для вычислений конечных объемов (finite
volume calculations), каждая ячейка должна иметь положительный объем (positive volume).
660
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
В противном случае процесс инициализации не отработает (fail), и задача не запустится на
расчет. Происходить ячейки с отрицательным объемом (Negative Volume Cells) могут
разными способами, но они должны быть исправлены или удалены из сетки для того,
чтобы можно было продолжить дальше.
Чтобы проверить, содержит ли объемная сетка ячейки с нулевым или отрицательным
объемом (zero or negative volume cells), вы можете либо запустить отчет с диагностикой
сетки (mesh diagnostics report) или проинициализировать решение. Пример вывода данных
отчета (report output) для задачи, содержащей ячейки с отрицательным объемом (negative
volume cells) показан ниже:
Вместе с итоговым числом ячеек с нулевым и отрицательным объемом (zero and
negative volume cells) на экране появится сообщение, говорящее о неправильности
(несостоятельности, invalid) сетки. Во время шага инициализации, всплывет диалог
Exception в связи с тем, что существуют ячейки с нулевым или отрицательным объемом
(zero or negative volume cells).
Рекомендуется делать проверку на предмет ячеек с нулевым или отрицательным
объемом (zero or negative volume cells), запуская отчет с диагностикой сетки (mesh
diagnostics report) сразу же после импортирования или генерации объемной сетки в STARCCM+. Это делается для того, чтобы избегать трат времени на задание постановки задачи
для сетки, которая несостоятельна (неправильная).
Ячейки, имеющие нулевые или отрицательные объемы (zero or negative volumes),
можно распознать и сделать видимыми, используя пороговые значения (threshold values).
Как Создаются Отрицательные Объемы Ячеек?
(How Do Negative Cell Volumes Occur?)
661
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Ячейки с отрицательным объемом (negative volume cells) могут создаваться по
нескольким различным причинам. Они включают:
 Ориентация грани (face orientation) неправильная. Это будет происходить, если
препроцессинг (pre-processing), использованный для создания сетки, записывает узлы,
используя правило движения против часовой стрелки (left-handed rule), а не по правилу
движения по часовой стрелке (right-handed rule), ожидаемое STAR-CCM+. В этой
ситуации каждая ячейка в регионе будет иметь отчет об отрицательном объеме.
Некоторые инструменты, например pro-STAR, содержат операции, которые позволяют
исправлять такую проблему и преобразуют ориентированные против часовой стрелки
(left-handed rule) ячейки в ориентированные по часовой стрелке (right-handed rule).
 Ячейки могут принимать плохую форму (badly formed). Например, с
шестигранными ячейками (hexahedral cells) это может произойти, если грани ячеек c
высоким отношением геометрических размеров (high-aspect ratio cells) сильно искажены
(warped). Для многогранных форм ячейки с отрицательным объемом (negative volume
cells) могут возникать из-за дуализации (dualization) тетраэдральных ячеек плохого
качества, в результате получая плохие формы и иногда искривленные (twisted) формы.
Если вы обнаружили такие формы, вам следует вернуться к препроцессингу (подготовке
сетки, pre-processing), чтобы их исправить или просто удалить их в STAR-CCM+.
 Интерфейсы, созданные из двух неправильных или неправильно расположенных
(misplaced) границ. Это происходит только после того, как вы создадите интерфейсы в
STAR-CCM+, таким образом, является целесообразным (worthwhile) повторять проверку
для ячеек с отрицательным объемом (negative volume cells) после создания интерфейсов.
662
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-5. Проверка угла асимметрии (Checking the Skewness Angle)
Угол асимметрии (перекоса) ячейки (cell skewness angle) и угол асимметрии границы
(boundary skewness angle) являются важными средствами измерения (measures) качества
ячейки. Этот раздел описывает значение терминов и то, как обнаружить наихудшие
(worst) значения в отчете с диагностикой сетки (mesh diagnostics report).
Если значения для некоторых ячеек выходят за рамки желаемых пределов, вы
можете распознать и сделать видимыми плохие ячейки до возвращения к препроцессингу
(подготовке сетки, pre-processing) сетки, чтобы исправить проблемы.
Что Такое Угол Асимметрии Ячейки? (What Is Cell Skewness Angle?)
Это способ измерения асимметрии предусмотрен, чтобы проверить, сформированы
ли ячейки по обе стороны грани таким образом, чтобы разрешить (permit) диффузию
величин без того, чтобы они становились неограниченными. Для большего понимания,
рассмотрим следующий двумерный рисунок грани и центроидов ячеек по обе стороны
грани:
Угол асимметрии (skewness angle) θ является углом между вектором площади (area
vector) a и вектором, соединяющим два центроида ячеек, ds. Нулевой угол указывает на
полностью ортогональную сетку. Переменные, хранящиеся на внутренних гранях в STARCCM+, не могут быть так отображены; вместо этого наихудшие углы асимметрии (worst
skewness angle) для всех граней ячейки хранятся в той ячейке. Таким образом, две ячейки
будут зачастую иметь тот же самый угол асимметрии (skewness angle), относящийся к
грани, которую они делят.
Угол асимметрии (skewness angle) равный 90° или более, который может
наблюдаться во впалых (concave) ячейках ( в таких ячейках центроиды обеих ячеек лежат
на одной и той же стороне от грани), определенно вызовет проблемы. Причина в том, что
формулировка термина диффузии для скалярных переменных, характеризующих перенос,
содержит скалярное произведение (dot product) a·ds в знаменателе (denominator) (см.
663
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Уравнение (1020)), и это скалярное произведение (dot product) равно нулю, когда угол
между a·и ds равен 90°.
Несмотря на то, что STAR-CCM+ заботится о том, чтобы избежать ошибки деления
на ноль (divide-by-zero error), точность вычисления диффузии будет вызывать сомнения
(questionable) и будет происходить потеря работоспособности.
Чтобы избежать какого-либо негативного влияния (impact) на работоспособность,
сетка не должна иметь углов асимметрии (skewness angles), превышающих 85°. Ивидеть
это можно в полном отчете по диагностике сетки (mesh diagnostics full report).
Что Такое Угол Асимметрии Границы? (What Is Boundary Skewness Angle?)
Асимметрия грани, находящейся на границе области (boundary face skewness), может
быть также важна, как и асимметрия ячейки (cell skewness). Она определяется углом
между вектором площади (area vector) и вектором, соединяющим центроид ячейки и
центроид грани на границе.
Этот угол важен, поскольку скалярное произведение (dot product) этих двух векторов
появляется в знаменателе (denominator) в Уравнении (1023).
В турбулентных течениях, где используются пристеночные функции (wall functions),
Уравнение (1022) не используется для вычисления потоков диффузии (diffusion fluxes) на
стенках, таким образом, асимметрия граничной грани (boundary face skewness) становится
менее важной. Однако она будет важна для ламинарных течений и для теплообмена в
твердых телах (heat transfer in solids).
Для того чтобы избежать какого-либо негативного влияния (impact) на
работоспособность, сетке не следует иметь углов асимметрии (skewness angles),
превышающих 85°, которые выводятся в полном отчете по диагностике сетки (mesh
diagnostics full report).
Получение информации об Углу Асимметрии (Reporting The Skewness Angle)
Чтобы посмотреть максимальные углы асимметрии, запустите отчет по диагностике
сетки, используя опцию полный (full). Угол асимметрии ячейки (cell skewness angle) будет
выводиться для каждой сеточной области (mesh region):
664
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Угол асимметрии границы (boundary skewness angle) будет выводиться для каждой
границы:
Вам следует листать отчет и искать значения Максимального Внутреннего Угла
Асимметрии (Maximum interior skewness angle) и Максимального Угла Асимметрии
Границы (Maximum boundary skewness angle), превышающие 85°. Если вы найдете какиелибо большие углы асимметрии, тогда вы сможете распознать и сделать видимыми
плохие ячейки для того, чтобы предпринять действия по исправлению.
665
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-6. Проверка Правильности Грани, Качества Ячейки и Метрики
Ячейки Изменения Объема (Checking the Face Validity, Cell Quality and
Volume Change Cell Metrics)
Кроме угла асимметрии (skewness angle), три дополнительные проверки метрик для
ячеек (cell metric checks) доступны для того, чтобы определить качество объемной сетки
целиком. Метриками являются:
 Правильность грани (face validity);
 Качество сетки (cell quality); и
 Изменение объема (volume change)
Для того чтобы создать и проверить правильность грани (face validity) и метрики
изменения объема (volume change metrics), вам сперва надо проинициализировать решение
подходящими активированными метриками сетки физической модели. Для случаев выше
вам только требуется иметь выбранной модель Трехмерного Пространства (Three
Dimensional Space) до выполнения инициализации.
Каждая из метрик выше может быть распознана и сделана видимой, используя
пороговые значения (threshold) как часть геометрии или скалярной сцены.
Что такое Метрика Правильности грани ячейки?
(What Is the Face Validity Cell Metric?)
Правильность грани (face validity) - это нормированная по площади величина,
измеряемая степенью совпадения направления нормали к грани ячейки с направлением
линии, соединяющей точку её приложения с центроидом ячейки.
Для ячеек хорошего качества, нормали граней будут направлениы от (point away)
приложенного центроида ячейки. В ячейках с плохой правильностью грани одна или
более нормалей будут указывать в направление центроида ячейки (см.рисунок).
Правильность грани (face validity) равная 1, означает, что все нормали грани указывают
666
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
(pointing away) должным образом по направлению от центроида. Значения ниже 1
означают, что некоторые части грани, приложенной к ячейке, не направлены (pointing
away) должным образом от центроида, указывая на некоторые проявления вогнутости
(concavity). Значения ниже 0.5 являются признаком ячеек с отрицательным объемом
(negative volume cell).
Что Такое Метрика Качества Ячейки? (What Is the Cell Quality Metric?)
Алгоритм метрики качества ячейки (cell quality metric) основан на сочетании (hybrid)
метода Гаусса и метода наименьших квадратов (least-squares) для методов вычисления
градиентов ячеек. Это функция не только относительного геометрического распределения
центроидов ячеек, но также ориентации граней ячейки. Как правило, плоские (flat) ячейки
с сильно неортогональными гранями будут иметь низкое качество ячеек.
Ячейка, с качеством равным 1, считается правильной (perfect, истинной,
совершенной). Кубическая (cubic) ячейка выступает примером такой правильной (perfect)
ячейки, а другие многогранные формы ячеек теоретически также могут достигать (attain)
этого уровня совершенства. Худшая (degenerate, испорченная) ячейка будет иметь
качество ячеек, стремящееся к нулю.
В зависимости от выбранной физики для анализа, качество ячеек может быть
достаточно (fairly) низким и при этом все же обеспечивать правильное решение. Однако
низкое качество ячеек с большой долей вероятности влияет как на работоспособность
(устойчивость, robustness), так и на точность решения. Качество ячеек (cell quality)
определяется только для трехмерных сеток.
Что Такое Метрика Изменения Объема? (What Is the Volume Change Metric?)
Метрика изменения объема (volume change metric) описывает отношение объемов
ячеек к объему их наибольшего соседа.
667
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Значение, равное 1, указывает на то, что ячейка имеет объем равный или
превышающий, чем ее соседей. Поскольку объем ячейки уменьшается относительно ее
соседей (подобно полоски ячеек (sliver) или плоским (flat) ячейкам), то метрика изменения
объема может быть использована для того, чтобы отметить (flag) эту ячейку. Резкий
переход в объеме от одной ячейки к другой может вызвать потенциальные неточности
(inaccuracies) и нестабильности (instability) решателей. Ячейки, со значением изменения
объема равным 1e-05 или ниже, следует рассматривать как подозрительные и проводить
исследование далее.
668
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-7. Определение и Визуализация Плохих Ячеек (Identifying and
Visualizing Bad Cells)
Определение и визуализация ячеек могут быть выполнены с использованием
пороговых значений (threshold values) в STAR-CCM+. Два основных метода доступны,
посредством которых приведенное выше может быть достигнуто:
 Пороговая величина значения производной части (Derived part threshold); и
 Пороговая величина набора ячеек (Cell set threshold)
Этот раздел рассказывает об использовании пороговой величины производной части
(derived part threshold) для распознавания ячеек в сетке, основанной на единственном
критерии, требующем ввода (input criteria). Доступны две методики:
 Определение и визуализация, основанные на метриках ячеек (Identification and
visualization based on cell metrics). Этот метод может быть использован для нахождения
ячеек с отрицательными объемами, большими углами асимметрии ячеек (high cell
skewness angles) и низкими значениями правильности грани (face validity), качества ячеек
и изменения объема.
 Определение и визуализация, основанные на метриках границ (Identification and
visualization based on boundary metrics). Этот метод полезен для нахождения ячеек с
нулевой площадью граней (zero area faces) и большими углами асимметрии границ (high
boundary skewness angles).
Опции пороговой величины набора ячеек (cell set threshold) разрешают определять
множественный пороговый критерий для идентификации ячеек, так же как и для
предоставления дополнительных инструментов манипулирования наборами ячеек.
Кроме удаления неправильных ячеек, на данный момент STAR-CCM+ не имеет
каких-либо инструментов исправления объемной сетки, чтобы исправлять какие-либо
проблемы, найденные используя пороговые проверки (threshold checks). Однако может
быть полезным извлекать информацию, как например, индекс ячейки ID или положение
центроида ячейки для того, чтобы ячейки были более просто распознаны в оригинальном
пакете препроцессинга. Приводится примерный способ создания XY графика плохих
ячеек, распознанных используя пороговые величины (threshold).
Идентификация и Визуализация, основанные на Метриках Ячеек (Identification
and Visualization Based on Cell Metrics)
Используя пороговые метрики (cell based threshold metrics), плохие ячейки могут
быть обнаружены внутри сетки и изолированы для последующего исследования. Эта
методика применима для нахождения ячеек, основанных на:
 отрицательных объемах (negative volumes);
 асимметрии ячеек (cell skewness);
 метрике правильности грани (face validity metric);
 метрике качества ячеек (cell quality metric); и
 метрике изменения объема (volume change metric)
Метод, используемый для распознавания и визуализации ячеек, идентичен для всех
скаляров выше и также равнозначен (interchangeable), как только порог (threshold) был
669
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
создан. То есть тот же самый порог может быть использован для исследования любого
или всех скаляров одновременно, изменяя свойства узла.
Чтобы получить доступ к метрикам ячеек, перечисленным выше, как части
пороговой величины (threshold), для начала вам следует проинициализировать решение с
активированными метриками сетки, подходящими для физической модели. В этом случае
вам только требуется иметь выбранной модель Трехмерного Пространства (Three
Dimensional Space) до выполнения инициализации. Если вы не выполните этот шаг, тогда
только метрика качества ячеек (cell quality metric) будет доступна по умолчанию.
Также геометрическая сцена (geometry scene) должна существовать или должна быть
создана для того, чтобы отображать модель. В зависимости от того, как вы хотите
отображать пороговые ячейки (threshold cells), вы можете захотеть упростить модель и
показать только контур (outline, очертание) геометрии. Как правило, это делается
редактированием узла Геометрия 1 (Geometry 1) для сцены, чтобы она не содержала
частей (parts, компонентов), или спрятав все части. Альтернативно во время процесса
предоставляется выбор создания нового окна отображения (displayer).
Теперь обсудим шаги по созданию пороговой величины (threshold). Щелкните
правой кнопкой мыши по узлу Производные Части (Derived parts) и выберите из
всплывающего меню Новая Часть > Пороговая величина… (New Part > Threshold…)
Появится диалог Создать Пороговую Величину (Create Threshold), который
позволяет выбор используемых частей (input parts), порогового скаляра (threshold scalar),
режима выбора (extraction mode), диапазона значений (value range) и опций отображения
(display options).
670
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Чтобы распознать внутренние ячейки (в отличие от границ), список используемых
частей (input parts) должен содержать сеточную область или интересующие узлы
регионов. Чтобы редактировать список, щелкните по списку Используемые Части (Input
Parts) для того, чтобы открыть редактор частей Выбрать Объекты (Select Objects):
671
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Раз вы получили желаемую область или выбранные регионы, нажмите кнопку
Закрыть (Close). Затем функция поля порогового скаляра (threshold scalar field function)
может быть выбрана. Нажмите на выпадающее меню Скаляр (Scalar) и из списка
выберите интересующий.
Для этого примера мы будем использовать скаляр Качества Ячеек (Cell Quality), но
мы бы могли выбрать Объем (Volume), Угол Асимметрии (Skewness Angle), Правильность
Грани (Face Validity) или Изменение Объема (Volume Change) для проверки метрик ячеек,
перечисленных ранее.
Для того чтобы получить представление о диапазоне значения скаляра, кнопка
Запрос (Query) для Диапазона Скаляра (Scalar Range) может быть нажата. Затем опция
Режим Выбор (Extraction Mode) может быть использована для задания того, как вы хотите
определить ячейки для порогового скаляра (scalar threshold). Как правило, вы можете
выбрать ячейки либо выше или ниже заданного значения, но также вы можете выбрать
ячейки в пределах диапазона или за его пределами (ниже минимального и выше
максимального). Здесь мы будем использовать опцию Все Ниже (All Below) и Пороговое
Значение (threshold value) равное 0.1, означающее, что будут определены все ячейки с
качеством ячеек ниже 0.1.
Последним пунктом для выбора является то, как новый узел порога (threshold node)
должен отображаться. Вы можете выбрать не создавать окно отображения (displayer),
создать новое геометрическое, скалярное или векторное окно отображения (displayer) или
же добавить к существующему окну отображения (displayer). Выбрав последнюю опцию,
вы можете решить, к какому до этого существующему окну отображения (pre-existing
displayer) новый узел может быть добавлен. Здесь мы будем использовать эту опцию и
добавим узел пороговой части (threshold part node) к окну отображения (displayer)
Геометрия 1 (Geometry 1).
672
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Нажмите кнопку Создать (Create), чтобы создать пороговую часть (threshold part).
Это может потребовать несколько секунд в зависимости от количества регионов и типа
выбранного скаляра. Нажмите кнопку диалога Закрыть (Close) по завершении процесса.
Новый пороговый узел (threshold node) будет создан в узле Производные Части (Derived
Parts). Щелкните по новому узлу, чтобы посмотреть свойства:
673
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
В примере выше текущая геометрическая сцена будет обновлена результатами
пороговой проверки (threshold check). Вместе с выбранным пороговым узлом (threshold
node), ячейки будут подсвечены на дисплее:
674
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Вы можете вращать, перемещать (translate) и изменять масштаб изображения (zoom)
модели для того, чтобы продолжить исследовать ячейки на дисплее. Впоследствии
(thereafter) Свойства (Properties) порогового узла (threshold node) могут быть изменены
напрямую для того, чтобы обновить дисплей (update the display). Альтернативно, вы
можете щелкнуть правой кнопкой мыши по пороговому узлу (threshold node) и выбрать
Редактировать Часть в Текущей Сцене (Edit Part in Current Scene) для того, чтобы
вернуться к первоначальному диалогу, использованному для создания порога (threshold).
675
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Идентификация и Визуализация ячеек, основанная на граничных метриках.
Метрики, основанные на границах, могут быть использованы, чтобы определить
плохие ячейки на границах. Эта методика применима для нахождения граничных ячеек,
основываясь на:
· Гранях нулевой площади; и
· Граничных углах скошенности (асимметрии).
Чтобы идентифицировать граничные поверхности, используя граничные
метрики, перечисленные выше, следуйте той же процедуре, что используется в
предыдущей главе Идентификации и Визуализации, основанная на метриках ячеек.
Однако для списка Частей для ввода (*Input Parts list*) в диалоге Создать
Пороговую величину (*Create Threshold dialog*) выберите в редакторе Выбрать Объекты
(*Select Objects*) желаемые границы вместо регионов. Кроме того, чтобы проверить на
наличие граней нулевой площади, используйте опцию *Area: Magnitude* для скаляра.
В результате будут отображены граничные поверхности удовлетворяющие
условию пороговой величины. Однако этот тип отображения довольно ограничен
следующими факторами:
· - Отображение значения скалярной величины на границе не несёт информации о форме
ячеек.
·
- Если интересующая величина является величиной площади грани (*face area
magnitude*), и площади граней близки к нулю, то грань, удовлетворяющую заданному
критерию, будет сложно найти и рассмотреть.
Для того чтобы отобразить ячейки смежные с поверхностями порога (threshold
surfaces), вам потребуется создать новую производную часть поверхности ячейки (cell
surface derived part), основанную на пороге. Это может быть сделано следующим образом.
Щелкните правой кнопкой мыши по узлу Производные Части (Derived Parts) и выберите
Новая Часть > Поверхность Ячейки… (New Part > Cell Surface…) из всплывающего меню.
676
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Появится диалог Создать Поверхность Ячейки (Crate Cell Surface), который
позволяет выбирать используемые части (input parts) и отображать опции для новой части.
В этом случае список Используемых Частей (Input Parts) должен содержать ранее
созданные пороговые части (threshold parts). Щелкните по списку Используемые Части
(Input Parts) и используйте редактор Выбрать Объекты (Select Objects) для выбора
интересующих узлов:
677
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Нажмите кнопку Закрыть (Close) в редакторе, когда закончите. Единственным
другим пунктом, который необходимо определить, является то, как отображать новую
часть. Наиболее простым методом является добавить новую часть к существующему окну
отображения геометрии.
Нажмите кнопку Создать (Create) для создания новой части, а затем Закрыть
(Close), чтобы закрыть диалог. Новый узел Производных Частей (Derived Parts),
названный поверхность ячеек (cell surface), появится в дереве задачи:
678
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Геометрическая сцена также будет обновлена результатами создания поверхности
ячеек (cell surface), которая использует зеленый цвет ячеек по умолчанию.
Полная форма граничных ячеек теперь видима и может быть исследована далее,
используя опции изменения масштаба изображения (zoom), перемещения (translate) и
вращения.
679
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Создание Пороговых XY Графиков (Creating Threshold XY Plots)
XY диаграмма разброса данных (scatter) ячеек или пороговых величин границ может
быть сделана от pro-STAR индексов ячеек (cell index) для того, чтобы визуализировать
распределение качества ячеек в сетке. Подходящие метрики ячеек или метрики границ,
лежащие в основе порога (threshold), должны в первую очередь быть сделаны, если вы
хотите просто проанализировать плохие ячейки в сетке.
Чтобы создать XY график, сначала щелкните правой кнопкой мыши по узлу
Рисунки (Plots) и выберите Новый График > XY График (New Plot > XY Plot).
Тем самым будет создан новый узел XY График 1 (XY Plot 1) со свойствами,
показанными ниже:
680
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Сначала мы отредактируем список Частей (Parts) для того, чтобы добавить порог,
основанный на ячейке или границе. Щелкните по свойству Части (Parts) [] для того, чтобы
открыть встроенный диалог Выбрать Объекты (Select Objects) и выбрать пороговую
часть, созданную ранее. Добавьте ее в список Выбрано (Selected), нажав кнопку >.
Нажмите кнопку Закрыть (Close), чтобы закрыть редактор. Ячейки в пороговой
части (threshold part) будут использоваться в качестве основы для извлечения данных из
XY графика. Это означает, что данные только для плохих ячеек будут показаны. Затем мы
установим свойства для осей X и Y, обе из которых будут использовать скаляры.
Откройте узел XY График 1 (XY Plot 1) и выберите узел X Тип (X Type) для того,
чтобы посмотреть его свойства. Установите свойство Тип (Type) на Скаляр (Scalar),
используя выпадающее меню, показанное ниже.
681
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Установив Тип (Type) на Скаляр (Scalar), теперь мы можем использовать pro-STAR
индексы ячеек (cell index) для оси X. Откройте узел Тип X (X Type) и выберите узел
Скаляр (Scalar) снизу (underneath). В окне узла Свойства (Properties), установите
Скаляр на pro-STAR индексы ячеек (pro-STAR cell index), используя выпадающее меню.
682
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Тем самым ось X рисунка будет использовать значения pro-STAR индексов ячеек
(pro-STAR cell index) из пороговой части (threshold part). Как правило, они находятся в
диапазоне от 1 до наибольшего числа ячейки в сетке.
Скаляр для оси Y теперь может быть задан. В этом примере мы будем использовать
тот же скаляр, что и для ранее определенного порога ячеек (cell threshold), имеющего
название Качество Ячеек (Cell Quality). Откройте узел Типы Y (Y Types) и нажмите на
узел Y Типы 1 > Скаляр (Y Type 1 > Scalar). В окне Свойства (Properties), выберите
Качество Ячеек (Cell Quality) для опции Скаляр (Scalar).
683
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Теперь XY график имеет достаточно информации, таким образом, сцена будет
обновляться точками данных (data points).
684
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Изначальные свойства порога производной части могут быть использованы для
управления числом ячеек и диапазоном, использованном на графике. Рисунок полезен для
определения скопления (clustering) или наложения (banding) точек данных для различных
метрик ячеек и границ сетки.
685
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
6-8. Удаление Неправильных (Несостоятельных) Ячеек
Во время процесса построения сетки, иногда могут создаваться ячейки плохого
качества, что будет приводить к остутсвию сходимости решения или к
неудовлетворительным результатам, даже если была активирована опция нейтрализации
ячеек плохого качества (cell remediation). Эти ячейки плохого качества могут быть
определены в STAR-CCM+ и перемещены из определения объемного региона сетки (в
другой), позволяя вам продолжить анализ. Границы Плоскость Симметрии (Symmetry
Plane) автоматически добавляются к соседним граням ячеек, которые были перемещены,
тем самым, минимизируя влияние этих областей на решение.
Вплоть до шести различных критериев сетки могут быть заданы при решении того,
какие ячейки следует переместить. Шестью критериями являются следующие:
• минимальная правильность грани (minimum face validity);
• минимальное качество ячеек (minimum cell quality);
• минимальное изменение объема (minimum volume change);
• минимум смежных ячеек (minimum contiguous cells);
• минимальная площадь присоединенной грани (minimum connected face area); и
• отрицательные объемные ячейки (negative volume cells)
Для того чтобы переместить неправильные (invalid, несостоятельные) ячейки,
щелкните правой кнопкой мыши по интересующему региону и выберите опцию
Переместить Неправильные Ячейки... (Remove Invalid Cells...) из всплывающего меню.
Появится диалог Переместить Неправильные Ячейки (Remove Invalid Cells).
686
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Используйте кнопки для выбора регионов, которые вы хотите проверить, а затем
введите значения Метрик Качества Сетки (Mesh Quality Metrics), где это требуется.
Предлагается руководствоваться следующими значениями:
• Минимальная Правильность Грани (Minimum Face Validity): 0.95 до 0.51 (по
умолчанию 0.51)
• Минимальное Качество Ячеек (Minimum Cell Quality): 1e-05 до 1e-12 (по
умолчанию 1e-08)
• Минимальное Изменение Объема (Minimum Volume Change): 1e-05 до 1e-12 (по
умолчанию 1e-10)
• Минимум Смежных Ячеек (Minimum Contiguous Cells): 1 до 1000 (по умолчанию 0)
Минимальная площадь присоединенной грани (Minimum connected face area) зависит
от размерности задачи и должна оцениваться на основе среднего размера ячеек,
использованных в сетке.
Метрика качества ячеек (Cell quality metric) иногда может отмечать правильные
усеченные ячейки (valid trimmed cells) (особенно если они анизотропные). В этом случае
рекомендуется использовать низкое значение 1e-12 или отключать опцию вводом 0.
Заметьте, что если вы изменяете значения метрики, тогда они автоматически
сохраняются (preserved) как часть рабочего пространства (workspace) STAR-CCM+ и
будут использоваться вместо значений по умолчанию в будущих сессиях. Чтобы
687
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
подгрузить (restore) значения по умолчанию («заводские»), нажмите кнопку
Восстановить Умолчания (Reset Defaults).
Чтобы увидеть наперед результат и определить влияние каждой метрики, кнопка
Предварительный Просмотр (Preview) может быть нажата, чтобы вычислить число
ячеек, которые каждый критерий отмечает для перемещения (removal). Если вы
удовлетворены критерием, следует нажать кнопку Ok для продолжения. Окно вывода
данных (Output) будет отображать результат:
Ячейки, которые не удовлетворяют представленному критерию, будут перенесены в
новый регион, называемый Ячейки, удаленные из региона 1 (Cells deleted from Region 1),
полагая, что имя изначального региона было Регион 1 (Region 1). Новый узел региона
появится в дереве задачи.
Новые границы Плоскости Симметрии (Symmetry Plane) с именами internal-0 и
internal-1 будут созданы в каждом регионе, соответственно. Также новый регион не будет
иметь физической модели (physics continuum), ассоциированной с ним, таким образом, не
требуется удалять его для запуска анализа.
Минимум Смежных Ячеек (Minimum Contiguous Cells)
688
СИНЦ
Перевод документации STAR-CCM+
Сеткопостроение. Проверка объёмной сетки.
Версия 5.02
Дата: 27.05.2010
Метрика минимума смежных ячеек (minimum contiguous cells metric) может быть
использована для определения несоприкасающихся (discontiguous) регионов ячеек (как
определено метрикой минимальной площади присоединенной грани (minimum connected
face area metric)), которые либо существуют заранее в объемной сетке или могли быть
созданы, когда ячейки плохого качества были перемещены на основе других трех
неправильных критериев ячеек. Несоприкасающиеся (discontiguous) ячейки жидкости
приводят к тому, что решатель не отрабатывает из-за многих обстоятельств.
Значение от 1 до 10000 может быть введено. Значение задает число ячеек в
несоприкасающемся (discontiguous) регионе. При использовании данной особенности
(feature) другие критерии применяются, и любые неправильные ячейки отмечаются. Затем
любые несоприкасающиеся (discontiguous) регионы непомеченных ячеек проверяются и
сравниваются с заданным значением метрики, также как и с заданным значением
минимальной площади присоединенной грани (minimum connected face area). Если число
ячеек меньше, чем указанная величина, и/или минимальный критерий площади (minimum
area criteria) не удовлетворен, тогда регион также отмечается для перемещения (removal).
Минимальная площадь присоединенной грани (Minimum Connected Face Area)
Минимальная площадь присоединенной грани (minimum connected face area)
является наименьшей площадью, разрешенной между двумя смежными (connected)
ячейками, ниже которой ячейки будут рассматриваться несоприкасающимися
(discontiguous) и предметом критериев проверки минимума смежных ячеек (minimum
contiguous cells).
Иногда возможно во время построения сетки и перемещения ячеек, основанных на
других критериях, что две ячейки остаются соединенными, но с чрезвычайно маленькой
площадью грани между ними двумя. Это может привести к вычислению потока (flux),
который становится нулевым, и решение становится нестабильным (unstable). Хотя
топологически соединены, если площадь грани (face area) между двумя ячейками ниже
указанного значения, тогда ячейки больше не будут рассматриваться как соединенные
вместе, и небольшая группа ячеек будет перенесена, используя проверку смежности
(contiguous) ячеек выше.
Проверка Отрицательных Объемных Ячеек (Negative Volume Cell Check)
Опция проверки отрицательных объемных ячеек (negative volume cell check) может
быть использована для определения местоположения и изолирования ячеек, которые
имеют нулевой или отрицательный объем ячеек. В общем, перемещенные ячейки будут
соответствовать тем же самым ячейкам, имеющим правильность грани (face validity) ниже
0.5. Ячейки с отрицательным объемом (negative volume cells) следует всегда перемещать,
если они существуют в объемной сетке.
689