船舶設計師和船舶建筑師越來越多地使用計算流體動力學 (CFD) 工具來獲得更準確的解決方案、詳細的物理原理和更快的結果。過去的海洋船舶設計研究主要依靠拖曳水池的縮小模型來了解船舶阻力、耐波性、推進和操縱。然而，這些模型的雷諾數和弗勞德數存在差異由于模型縮小了。借助CFD仿真技術，現在可以測試全尺寸模型。但 CFD 中的網格生成步驟通常需要專業知識和經驗，尤其是在處理復雜的幾何形狀時。此類復雜的幾何形狀可能具有空腔、重疊表面、擠壓和鞍角，這些都會妨礙高質量的網格劃分和精確的 CFD 解決方案。為了更輕松地劃分網格，Fidelity CFD 平臺具有各種幾何清理工具和功能，可幫助簡化網格生成并增強整體海洋 CFD 模擬。

CFD 模擬的第一步是創建或導入要測試的幾何體。可以將多種文件格式導入 Fidelity CFD 平臺，可接受的文件格式列表如下：

帕拉固體	CATPART/CAT產品	歐特克	ACIS	XML
NX	杰特	IGES	德國汽車工業協會	STL
步	扎實的作品	克里奧	產品生命周期管理	OBJ

可以從本地和遠程計算機并行導入幾何圖形。如下圖所示，CAD 樹可以在 12 核計算系統上同時導入汽車幾何形狀的 12 個部分。

DrivAer 配置在 12 個內核上并行導入。

Fidelity CFD 平臺導入幾何圖形后，將進行徹底分析以查找自由邊、非流形邊和特征曲線。細分后，將計算三角形的縱橫比和與原始 CAD 的距離。它提供了用于清理幾何體的工具，包括確保幾何體共形性、改進鑲嵌和封蓋孔。

 

拼接或縫制可確保幾何一致性（左），而重新三角化可改善鑲嵌效果（右）。

使用 AutoSeal 堵住孔洞

Fidelity CFD 平臺包括 AutoSeal，這是一種先進的幾何清理工具，利用并行算法生成 CAD 和 STL 格式的閉合曲面。它可以處理帶有孔、間隙和空腔的臟幾何形狀。標準幾何形狀的處理時間從幾秒到幾分鐘不等，而復雜幾何形狀（例如完整的汽車）的處理時間長達一個小時。它不會修改初始幾何形狀；相反，它會生成一組三角曲面，使幾何體密不可分，確保其適合體積到曲面 (V2S) 網格劃分。

為了使幾何體防水并為網格生成做好準備，用戶只需提供內部和外部點。AutoSeal 將處理剩下的事情。在下面的渡輪圖像示例中，定義了 5 個內部點和 1 個外部點。使用此輸入，Autoseal 在 90 秒內創建了 250 多個曲面，成功覆蓋了幾何體中的所有孔。生成的幾何體現已完全密封并準備好生成網格。

根據用戶輸入的 5 個內部點和 1 個外部點，Autoseal 能夠在短短 80 秒內快速生成超過 259 個曲面。

S2V 網格劃分的包裹

當用戶計劃使用表面到體積 (S2V) 方法對幾何體進行網格劃分時，確保幾何體干凈且與用于體積到表面 (V2S) 網格化的幾何體相比具有優異的共形性至關重要。在這種情況下，包裹工具可以快速生成干凈的棋盤格表面，從而能夠快速生成 S2V 網格。

幾何圖形的自動分組或分割

Fidelity CFD 平臺中的組曲面工具會掃描幾何圖形，并根據曲面相切和/或圓角半徑自動將其分類為組。下面顯示的集裝箱船船體最初將每個表面都放在一個組中，沒有有用的組織信息。自動重新分組后，幾何體被組裝成六個不同的組，允許用戶根據需要處理幾何體的各個部分。

最初，集裝箱船船體的所有表面都集中在一起（左）。經過自動重組后，幾何表面被分為 6 個不同的組（右）。

尖角可能會給網格劃分帶來問題，而 Fidelity CFD 平臺中的自動剔除工具非常適合處理此問題。該工具可以識別并去除表面上的尖角或角度。通過將三角形與相鄰曲面局部合并，可以消除尖角。結果，網格質量得到改善。

銳角被削弱并與相鄰曲面合并，以便于網格劃分。

在使用船只時，您可能已經注意到，船體的鋒利邊緣在嚙合時可能具有挑戰性。為了解決這個問題，您可以使用去特征銳角工具。該工具允許您設置銳邊角度的閾值，然后將其與相鄰曲面合并以方便網格劃分。

避免馬鞍角

鞍形角工具可以檢測鞍形角并在這些位置生成自定義直徑的球體。馬鞍型角是多個表面相交并形成連續的凸角和凹角的頂點。換句話說，鞍形角連接到四個或更多邊，并且這些表面的法線指向不同的方向。在這些角處放置球體可以防止在這些位置生成網格并提高網格質量。該工具對于 V2S 網格劃分特別有用。

將球體放置在鞍角處以防止在該位置生成網格。