表面修复错误分类

表面修复工具可诊断几何是否存在表面和特征错误,并将各种错误分为各种具有颜色编码的分类。

表面错误

下面列出了表面错误的诊断类别:

穿刺面
穿刺面是与另一个面的一条或多条边相交的面。
如果一条边已穿过一个面,则表面诊断会在图形窗口中给该面涂上红色。如果一条边正穿过一个面,则表面诊断会给该边涂上红色。

通过使用包面,或者通过使用表面修复工具删除一组错误面,可以修复穿刺面。删除面时通常会保留自由边,这些边也必须修复。

相互作用模式细节

每个零部件的穿刺面至少有一条边与另一个面相交,且该面属于同一个零部件。当穿刺面接触时,如果连接到穿刺边的面属于构成接触面的任一零部件,则该面视为属于每个零部件的结果。

零部件至零部件的穿刺面至少有一条边与另一个面相交,且该边至少有一个或多个面(属于不同的零部件)与其相连。当穿刺面接触(因此属于两个零部件)时,被视为零部件至零部件的穿刺面。

面网格质量
面网格质量用于度量面与理想面形状(为等边三角形)之间的相似度。

表面诊断将面网格质量计算为内接圆半径与外切圆半径之比再乘以因子 2。面的内接圆是面内的最大圆,而外切圆则经过面的三个点的圆。下图显示了某一理想面的上述定义。



面网格质量的范围为 0 到 1。其中 0 表示直线(即,无内接圆半径),1 表示等边三角形(即,内接圆半径是外切圆半径的一半)。

质量低于 0.01(默认情况下)的面被视为低质量面。在表面修复模式下,当激活低质量面诊断时低质量面显示为黄色。

在某些情况下,根据表面的使用方法,不需要修复低质量面。例如,如果将表面与包面或表面重构一起使用,则低质量面通常不会造成问题。

但是,如果直接使用表面进行体网格化,则低质量面会导致体网格单元质量较差或无效。在这种情况下,可以通过使用表面修复工具局部重构低质量面,以便改善面网格质量。

面接近值
面接近值考虑两个面之间的距离。

面接近值的范围为 0 到 1,值低表示存在以下某个问题:

  • 表面中的折叠(例如,表面中的 "V" 形或 "Z" 形纽结)导致局部重叠
  • 表面紧临接近,例如,两个表面几乎接触(如薄挡板的任一侧)
面接近值低于 0.05(默认情况下)的面被视为紧临接近面。在表面修复模式下,当激活紧临接近面诊断时紧临接近面显示为橙色。

根据问题的性质,通过将面移开,或者通过使用表面修复工具局部平滑网格,可以修复紧临接近面。

在某些情况下,不需要修复紧临接近面(例如,当由于几何的性质而期望使用紧临接近面时)。但在面和体网格化过程中,应注意这些区域,以标识和更正任何网格质量问题。

相互作用模式细节

当执行面接近值计算时,Simcenter STAR-CCM+ 从一个面开始,然后每次考虑所有其他邻近面中的一个。如果某个面对符合接近值标准,则将起始面视为“原始”面,将该对中的另一个面视为“相对”面。

每个零部件的紧临接近面是指其相对面与原始面属于同一零部件的面。原始面和/或相对面接触时,如果这两个面之间存在公共零部件,则该结果视为每个零部件的结果。

零部件至零部件的接近面是指其相对面与原始面属于不同零部件的面。如果原始面和/或相对面属于接触,则该面将视为属于零部件至零部件的结果。

双向接近

默认情况下,仅为向内相对法向计算面接近值。在某些情况下,面彼此非常接近,体网格生成器流程中的检查可能失败。这些接近的面可以绕过默认接近检查,向内面法向不处于相对位置。在诊断滑出面板中激活使用双向接近选项,以计算两个方向(向内和向外面对法向)的面接近值。然后,双向接近检查将标记这些接近的面。

可以使用面法向颜色模式可视化面法线的方向。指向外部的面法向显示为绿色,而指向内部的面法向显示为红色。请参见嵌入式工具参考: 颜色模式

重复面

当给定三角形的三个节点被另一个三角形共享(可能在不同的零部件内)时,就会出现重复面。所有重复面都是紧临接近面。要仅查看重复面,需要创建自定义诊断并将类型设为重复面。请参见自定义阈值选项

自由边
自由边是仅与一个面接合的边。两个接合面共享公共边的两个节点。

例如,表面孔周围的边标记为自由边,如下所示:



表面诊断在图形窗口中给自由边涂上绿色。

双击自由边将选择所有连接的自由边。使用填充孔工具修复自由边时,此功能很有用。

诊断多个零部件时,需要了解如何计算自由边。

通过使用表面修复工具填充或修复孔,可以修复自由边。

在某些情况下,不需要修复自由边。例如,自由浮动的挡板会将外部边标记为自由边,直到挡板转换为交界面为止。只要在面和体网格化之前意识到错误并将挡板转换为交界面,即可忽略自由边。

可以创建自定义控制以显示全局自由边。全局自由边是指仅属于一个面的边,可考虑要连接的零部件至零部件周长的边。请参见自定义阈值: 全局自由边

多重边
多重边是三个或更多其他面共享的边。
例如,与外表面接合的内表面具有多重边。其中,内部面和外部面共享一条边,如下所示:

表面诊断在图形窗口中给多重边涂上蓝色。

诊断多个零部件时,需要了解如何计算多重边。

通过使用表面修复工具删除导致额外边的面,可以修复多重边。

在某些情况下,不需要修复多重边。例如,与体表面接合的挡板将共享边标记为多重边,直到挡板转换为交界面为止。只要在面和体网格化之前意识到错误并将挡板转换为交界面,即可忽略多重边。

相互作用模式细节

每个零部件的多重边至少有三个连接到边的面属于相同的零部件。如果一个或多个面属于接触,则可考虑接触面所属的任一零部件。

多重点
如果一个节点的任何相连面与该节点除外的其余相连面没有其他连接,则该节点为多重点。

例如,一个表面通过单个节点与另一个表面接合时,该诊断将标识多重点,如下所示。



表面诊断在图形 窗口中给多重点涂上蓝色。

如果几何需要相连表面,通过使用表面修复工具填充孔或缝合边,可以修复多重点。

如果几何需要断开表面,通过使用表面修复工具断开导致多重点的面,可以修复多重点。

相互作用模式细节

每个零部件的多重点至少有两个连接到该节点的面属于相同的零部件。如果一个或多个面属于接触,则可考虑接触面所属的任一零部件。

特征错误

下面列出了特征错误的诊断类别:

显式特征错误边
显式特征错误是混在显式部件曲线之间的不需要的部件曲线。显式部件曲线在表面导入或根据边角和块进行手动计算期间创建。可能出现以下类型的错误:
  • 过多的部件曲线收敛于某个点
  • 曲线断开或隔离
  • 彼此靠近的曲线约束过度
  • 缺少部件曲线
隐式特征错误边
网格化流程开始时,Simcenter STAR-CCM+ 使用表面上存在的边界周长、自由边和非流形边计算隐式部件曲线。特征诊断工具可以提前标识此类错误,因此可在开始网格化过程之前在表面上对其进行修复。