在流體計算前處理的應用過程中，時常會遇到質量不高的CAD數據，這些CAD數據通常是由多個相交或者相接的部件構成。

復雜的幾何體從第三方格式文件導入，通常會出現一些幾何問題，如出現孔洞、間隙、毛刺邊、重復面、不同部件相鄰表面不匹配等情況。另一方面因為幾何過于復雜精細，具備了許多特征細節，若將這些細節準確的描述出來，將需要龐大的網格數據，并且這些細節對所關注的流動狀態影響甚微，這時仿真工程師需要一種網格工具能夠快速幫助修復與簡化這些問題。

PERA SIM針對于這一類的前處理問題，采用了Shrink Wrap包面技術，可以在復雜或者失真的幾何上提供簡潔、方便的網格劃分方法。本文以整車外流場的網格劃分為例，介紹采用PERA SIM包面網格技術進行網格劃分的過程。

1.幾何導入

PERA SIM前處理接口可支持導入多種常用的CAD文件格式，本例中導入stl格式文件。

幾何導入

導入后進入軟件界面，可以查看到左側幾何結構樹狀欄中包含了多個組件的結構零件，在前期選擇時，軟件自動將stl文件中的每個solid都生成了組，這一特征也體現在視圖窗口中不同的組件用不同的顏色進行了區別。

軟件界面顯示

查看交互視圖窗口可以發現，導入的幾何在1e-6的容差控制范圍內，同時存在single edge，double edge以及multiple edge，這說明當前幾何各個組件之間并不是完全封閉的狀態。對于這些問題一種方法是可以采用幾何修補的方法實現各組件之間關聯的修復，另一種方式便是采用軟件的包面技術，快速的對外表面進行包面網格處理。

2. 外流場包圍區域創建

要對外流場進行分析，需要創建計算流場的區域，PERA SIM具有球體、半球體、圓柱體、長方體等多種區域創建功能，提供快速創建指定形狀及大小的區域，本例中采用長方體定義外流場邊界。

外流場區域創建

同時，可對創建區域的邊界進行分類、重組命名等操作：

外部邊界分類重命名

在創建了外部區域之后，可選擇所有構成流場邊界的幾何特征進行流體域的創建。若邊界能夠完成封閉的描述，PERA SIM則自動生成體特征；若邊界中存在較大漏洞，軟件則會提示邊界不封閉，這時可以根據修復工具進行漏洞查找及修復。

創建體操作

3包面網格創建

在建立了封閉區域之后，便可進入到網格劃分階段，通常來說會在包面之前進行網格布置及尺寸大小的設定，PERA SIM提供了全局網格、局部網格、密度盒三類網格尺寸設定方式。

3.1全局網格設置

全局網格設置

設置完全局網格尺寸，可進入到包面網格的相關設置區域中，可以根據幾何特征，設置封閉間隙的容差，以期PERA SIM能夠直接用網格自動填充滿設定值以下的空隙。同時也可控制填充區域網格面的分割數目以及包面網格尺寸等等。

包面網格設置

此外，對于流動仿真來說，邊界層網格的設置也是流體網格生成必不可少的環節，PERA SIM提供了邊界層網格的設定，可以根據第一層邊界層高度、邊界層法向增長率及層數來控制邊界層網格的生成。同時，PERA SIM也提供了消減邊界層以及壓縮邊界層兩種模式來處理狹窄區域邊界層相交的問題。

邊界層設置

3.2局部網格設置

PERA SIM還提供了局部網格設置功能，可以在全局網格基礎上對局部部件做進一步設定，設定內容包含尺寸、曲率、邊界層等一系列參數的設定。

局部網格設置

在面板中通過多選，可統一設定選擇部分的參數值；另外PERA SIM還提供了一種表格模式，可以在列表欄中選擇不同部件的設置參數，同樣可以達到針對不同組件的局部網格設置，同時也方便管理和查看參數設置情況。

局部網格參數設置表單

3.3局部區域加密設置

PERA SIM軟件在劃分網格時還提供了密度盒加密網格設置，用戶可根據自己的需求選擇不同形狀及位置區域來對局部空間進行網格加密處理，本例中選擇box形狀對車身尾部區域進行加密。

局部區域網格加密

3.4泄漏檢查

在進行最后一步包面網格劃分之前，可以通過泄露檢查確定包面的可實施性。在PERA SIM中可在內外部各自創建源點和目標點，來確認計算區域是否水密封閉。

3.5包面網格生成

前期設置完成后即可進行包面網格劃分：

包面之后表面網格

PERA SIM中提供了包面的網格表面和原始幾何表面形狀差異的對比數據，可以通過距離的測量來評判包面網格與原始幾何形狀之間的貼體差異。

 

網格與幾何貼體探測

3.6網格重構

在完成初步包面之后，部分區域的網格質量會存在一定的問題，此時可以通過PERA SIM中的網格重構功能Remesh進一步提升面網格的質量，此步操作也是為了確保能生成質量更佳的體網格而做準備。

Remesh后網格

Wrap后表面網格

Remesh后表面網格

3.7網格編輯

如若在自動網格重構之后還未達到理想的面網格質量，還可以通過PERA SIM的一系列網格編輯功能實現自定義網格優化操作。如本例中，外后視鏡部分區域在網格重構之后仍然存在網格質量較差的區域。

面網格扭曲度較大的區域

在手動選擇部分區域之后，通過網格編輯功能中的光順操作，可改善對應區域的網格質量。

網格區域選擇

光順后的網格

4.體網格生成

完成面網格的質量提升后，便可進行體網格的生成，PERA SIM網格功能目前支持四面體、棱柱體、棱錐體及多面體網格，用戶可在操作時選擇四面體填充或者多面體網格生成不同類型的體網格。

四面體網格

多面體網格

邊界層網格

5.網格質量檢查

PERA SIM流體網格模塊具備了多種網格質量檢測標準，包括體積、長寬比、正交質量、扭曲度等一系列評價指標，可以根據網格質量檢查來評判該套是否能夠滿足求解器的計算要求。

網格質量評判

本案例通過對汽車外流場模型進行網格劃分來展示PERA SIM流體包面網格生成過程，PERA SIM具有對復雜系統的流體網格生成能力，通過自動包面、自動/手動重構等手段輕松實現高質量的網格劃分，幫助工程師在仿真前處理階段縮短時間，提高仿真效率。