Starccm+入门（二）操作节点功能解析

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在 Star CCM + 软件中，几何（Geometry）节点是整个 CFD 计算流程的基础，其下方包含五个重要的子节点，分别是 3D-CAD Model、几何零部件（Parts）、描述（Description）、接触（Contacts）和操作（Operations）。这些子节点各司其职，共同完成几何模型的构建、处理与连接定义，为后续的计算分析奠定基础。

3D-CAD Model：三维建模核心模块

3D-CAD Model 是 Star CCM + 自带的三维建模工具，与 SolidWorks、UG 等专业三维绘图软件相似，采用基于特征的参数化固体建模方式。其建模流程从绘制草图起步，通过拉伸、旋转、切除、放样等操作，将二维草图转化为三维实体模型。在 3D-CAD Model 节点上点击鼠标右键，即可新建模型并进入 3D-CAD 环境进行具体的模型创建工作。

几何零部件（Parts）：连接几何与计算的桥梁

在 3D-CAD Model 中绘制或从外部导入几何模型后，需通过几何零部件（Parts）将几何体组信息传递至相应节点。可以说，几何零部件才是 Star CCM + 真正认可的 “几何模型”，它代表了要进行分析的几何离散部分，后续物理模型将应用于此。这些零部件会出现在区域、边界和交界面节点中。

在几何零部件的设置过程中，需要预先定义下游操作会用到的面、曲线，以便准确设定边界条件。例如，若在 3D-CAD 创建时重命名了模型的某些面，这些面会在各自体部分的表面节点下成为单独的表面。以重命名 Body 1 上的两个面为 Inlet 和 Outlet 为例，当体组传递至几何零部件时，这两个面会独立创建，而其他未重命名的面则包含在默认表面（Default）中。若需对默认表面分割，可借助软件提供的 “根据非连续分割”“根据角度分割”“根据函数分割”“根据块分割” 等方式。

接触（Contacts）：定义部件表面连接关系

接触（Contacts）用于描述两个部件表面之间的连接，在根据几何模型创建几何零部件时，软件会自动识别计算域内的连接情况并生成接触，用户也可手动创建。接触主要分为原位接触、周期接触和挡板接触三种类型。

原位接触：表面直接连接方式

原位接触是两个零部件表面的直接连接，分为弱原位接触和强原位接触。强原位接触可生成两个表面之间的共形网格，而弱原位接触只能生成非共形网格。当零部件分配给区域时，这两种原位接触会转变为交界面。强原位接触可通过直接导入几何模型的面网格、基于 3D-CAD 模型创建几何零部件、在 Operations 节点下执行抽取体积或压印网格操作来创建；弱原位接触则可通过在零部件间手动创建接触、在两个表面间手动创建零部件接触，或在 Operations 节点下执行包面操作来实现。

周期接触：特殊几何的高效处理

周期接触适用于空间上分离，但通过旋转或平移可重合的两个部件表面，分为旋转周期接触和平移周期接触。在创建周期接触时，先选择的表面为主表面，另一个为次表面。将部件分配给区域后，周期接触默认生成周期交界面，这对于旋转机械或具有 “重复几何模型” 的场景十分有效，能大幅减少计算资源。使用周期接触时，需确保周期面大小和形状相同，且旋转和平移矢量相互平行，以保证生成共形网格。若仅需共形网格而无需周期交界面，可激活接触节点下的 “仅网格接触” 选项。

挡板接触：零厚度表面处理

挡板接触是网格生成器在面网格和体网格中保留的零厚度表面，网格生成器将其视为双面表面，并在两面生成共形网格。如 90° 弯管中的导向面，若厚度可忽略不计，便可将其网格化为零厚度挡板。手动创建挡板接触时，在 Parts-Surface 节点下同时选中两个表面，点击右键即可完成操作。

操作（Operations）

操作节点下的主要子节点包括表面准备（Surface Preparation）、布尔运算（Boolean）、网格生成（Mesh），各个子节点下面还有节点，如下图所示。下面阐述一下使用较多的几个功能。

压印（Imprint）

压印操作是在设定的容差范围内，以几何方式对闭合表面进行压印，或者闭合表面和边。软件会在重合的表面之间创建零部件接触。根据压印后生成的结果网格类型，可分为共形压印（Comformal）和非共形压印（Non-Comformal）。

优先级顺序

在进行压印操作时，至少要指定一个零部件为目标部件，其他的为源零部件。优先级顺序决定了哪些零部件是目标零部件或源零部件，顺序值最低的零部件优先级最高。例如，优先级顺序为 1 的零部件就是目标零部件。压印时，目标零部件的特征和精确位置会被保留，而源零部件的特征会被修改以匹配目标零部件。比如对方形和 L 形零部件进行压印，若方形优先级顺序设为 1，压印过程中方形的尖角会被保留；若 L 形优先级顺序设为 1，L 形的圆角会被保留。若要更改已有优先级，可右键单击优先级顺序文件夹（Priority Indexing），然后选择重新排序。

共形压印

压印后生成的表面是共形的，即它们具有相同的表面离散。默认情况下，会在接触表面之间创建原位零部件接触。通过隐藏圆柱表面，能看到接触表面上的表面离散是相同的。

非共形压印

非共形压印的时间成本相对较低，适用于以下情况：无需共形交界面就能达到求解精度；存在许多接触零部件；每个零部件位于多个对中；CAD 零部件之间存在间隙。在非共形压印过程中，会在接触零部件上创建分割表面对，每个分割表面上的表面离散是非共形的，即所压印表面上的表面离散不匹配，同时会在接触节点下创建表示表面之间原位部件接触的分割部件表面对。

抽取体积（Extract Volume）

在进行流固耦合计算时，会同时涉及流体域和固体域。但在绘制几何模型时，通常只绘制固体域。如果只将固体域分配至几何零部件，就需要进行抽取体积操作来创建流体域。若固体域是非封闭的，必须先进行填充孔（Fill Hole）步骤才能进行体积抽取。不过，也可以在 SolidWorks、UG 等三方软件中绘制好固体域后，利用三方软件自带的布尔运算功能获得流体域，然后将固体域和流体域同时导入 Star CCM+，这样会更方便。