第2章几何清理与修复

第2章：几何清理与修复

CAD模型导入之后，你可能会发现——嗯，这模型怎么这么多问题？缝隙、重叠、尖角，简直像个半成品。别急，这其实是常态。我做了这么多年CFD，还没见过哪个CAD模型能直接拿来就用。说白了，几何清理就是网格划分前的必修课。

导入模型时，我习惯用STEP或IGES格式。为什么？因为这两种格式通用性最强。但有个坑——不同软件导出的STEP文件，容差设置可能不一样。我曾经遇到过一个问题：一个看似完整的模型，导入后全是破面。后来发现是导出时精度设得太低。

常见的导入格式有：

我的小技巧：导入前先检查单位。很多CFD翻车案例，都是因为单位搞错了——模型明明是毫米，你当米来算，那网格尺寸全乱套。

模型导进来了，接下来就是找毛病。常见的几何缺陷有三类，我一个个说。

缝隙就是两个面之间不该有的空隙。你想想看，流体流过这里，网格怎么生成？缝隙处网格会扭曲，甚至直接报错。我记得有一次做汽车外流场，A柱附近有个0.1mm的缝隙，结果算出来的阻力系数偏了5%。

重叠更麻烦。两个面叠在一起，网格划分器会懵掉——到底该以哪个面为准？我见过最夸张的一次，一个模型里有三层重叠面，网格质量惨不忍睹。

尖角是指角度极小的面或边。为什么讨厌它？因为网格在尖角处会极度扭曲，长宽比可能达到1000:1。这种网格算出来的结果，你敢信吗？

  识别方法：大多数网格划分软件都有「诊断」功能。我习惯先用自动检测扫一遍，再手动检查关键区域。别全信自动检测，它有时候会漏掉一些细微缺陷。

发现问题了，就得修。常用的修复工具就三样：缝合、填充、简化。我一个个讲。

缝合就是把你分开的面粘在一起。操作很简单，但要注意容差设置。容差设大了，会把不该缝的面也缝上；设小了，缝隙又合不上。

// 以ANSYS Meshing为例
// 缝合操作
Geometry → Repair → Stitch
Tolerance: 0.01 mm (根据模型尺寸调整)
Target: All Free Edges

我个人习惯是先设一个较小的容差，比如0.01mm。如果缝不上，再慢慢加大。别一上来就设0.1mm，容易出问题。

填充是针对孔洞或缺失面的。比如模型上有个不该有的洞，或者某个面丢失了，就用填充工具补上。

填充时要注意：

注意：填充不是万能的。如果缺失面太大，填充出来的面可能严重偏离原始几何。这时候我建议重新建模，别硬补。

简化是去掉那些对流动影响不大的细节。比如小圆角、小倒角、螺栓孔等等。为什么要简化？因为这些细节会大幅增加网格数量，但计算结果几乎没变化。

我一般遵循「10%规则」：如果某个特征的尺寸小于整体尺寸的10%，就考虑简化。当然，这要看具体问题。比如做气动噪声分析，小特征就不能随便删。

下面这张图是我自己整理的，把几何清理的核心逻辑串起来了。你看一遍就能明白整个流程。

做几何清理这么多年，我总结了几条血泪教训：

别过度修复：我曾经为了追求完美，把一个模型修了整整两天。结果网格是好了，但几何已经面目全非，算出来的结果跟实验对不上。记住，修复的目的是让网格能生成，不是让几何变漂亮。
保留原始备份：每次修复前，先另存一份原始模型。这个习惯救过我很多次——修坏了还能重来。
分区域处理：别想着一次性修完整个模型。我习惯把模型分成几个区域，逐个修复。这样出了问题也好定位。
检查连续性：修复完成后，一定要检查面与面之间的连续性。用「曲率梳」或者「斑马线」工具看一眼，就知道有没有接好。

一个小技巧：修复完成后，先做一次粗网格试算。如果网格能生成，而且质量还行，那就说明几何清理到位了。别一上来就搞精细网格，浪费时间。

好了，几何清理这部分就讲到这里。记住一句话：好的网格始于好的几何。花在清理上的时间，会在后面的网格划分和计算中加倍还给你。