SpaceClaim 流体域建模学习笔记

学习路线图

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第一步：熟悉界面和视图操作 
    ↓
第二步：掌握2D草图绘制
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第三步：学习3D建模（2D→3D）
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第四步：创建简单流体域
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第五步：边界命名（NS命名）
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第六步：理解共享拓扑
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第七步：掌握混合建模技巧
    ↓
第八步：综合应用与优化

1. SpaceClaim界面与视图操作

学习目标：熟悉SpaceClaim的基本界面，掌握视图切换和基本操作，为后续建模打好基础。

1.1 界面布局认识

主要区域：

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┌─────────────────────────────────────────┐
│  菜单栏 + 工具栏                          │
├──────┬──────────────────────────┬───────┤
│ 结构 │                          │ 选项  │
│ 树   │    三维视图区             │ 面板  │
│      │                          │       │
├──────┴──────────────────────────┴───────┤
│  状态栏                                  │
└─────────────────────────────────────────┘

左侧结构树：显示所有几何对象、平面、命名选择等
中间视图区：主要的三维/草图工作区域
右侧选项面板：显示选中对象的属性和工具选项
底部状态栏：显示坐标、提示信息

1.2 视图模式详解

SpaceClaim有三种主要的视图工作模式，理解它们的区别是高效建模的基础。

1.2.1 三维视图（3D View）- 默认模式

这是最常用的工作模式

鼠标操作：

操作	方法	用途
旋转视图	按住鼠标中键拖动	从不同角度观察模型
平移视图	按住鼠标右键拖动	移动视图位置
缩放视图	滚动鼠标滚轮	放大/缩小视图
框选缩放	Shift + 鼠标中键拖动	缩放到指定区域

快速视图定位：

按 F 键：适应窗口（显示所有几何）
双击鼠标中键：同样是适应窗口

提示：三维视图适合整体观察和选择面进行操作。

1.2.2 标准视图（Front/Top/Side Views）

为什么需要标准视图：

精确观察特定方向的几何
确保草图平面对齐正确
快速检查尺寸和位置

快捷键：

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Ctrl + 1  →  前视图 (Front View - XY平面)
Ctrl + 2  →  顶视图 (Top View - XZ平面)  
Ctrl + 3  →  右视图 (Right View - YZ平面)
Ctrl + 4  →  等轴测视图 (Isometric)

使用场景：

绘制水平管道 → 使用顶视图
绘制竖直结构 → 使用前视图或右视图
检查对齐 → 切换到相应的标准视图

1.2.3 草图模式（Sketch Mode）

这是绘制2D图形的专用模式

进入方式：

方法1：点击任意平面或实体的面
方法2 ：按 P 键，然后选择平面
方法3：在结构树中右键平面 → "草图"

草图模式特征：

视图锁定在选定的平面上
只能绘制2D图形
背景通常显示为网格
工具栏显示草图专用工具

退出草图模式：

按 Esc 键
点击视图空白处
按 P 键切换回3D模式

1.3 视图切换的学习练习

练习1：熟悉视图旋转

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1. 在三维视图中，按住鼠标中键
2. 上下左右拖动，观察模型的旋转
3. 尝试旋转到不同角度
4. 按F键返回完整视图

练习2：标准视图切换

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1. 按 Ctrl+1 切换到前视图
2. 按 Ctrl+2 切换到顶视图
3. 按 Ctrl+3 切换到右视图
4. 按 Ctrl+4 切换回等轴测视图

练习3：草图模式进入退出

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1. 在结构树中找到"XY平面"
2. 点击该平面（自动进入草图模式）
3. 观察界面变化（出现网格、草图工具）
4. 按Esc键退出草图模式

1.4 显示样式设置

着色模式切换：

模式	显示效果	适用场景
着色 (Shaded)	实体填充显示	常规建模
着色+边线	实体+所有边线	查看详细结构
线框 (Wireframe)	仅显示边框	查看内部结构

透明度调整：

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1. 选中实体
2. 在右侧"样式"面板中
3. 调整"透明度"滑块
4. 透明显示可以看到内部几何

显示/隐藏控制：

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显示/隐藏对象：点击结构树中对象前的"眼睛"图标
隐藏选中对象：右键 → 隐藏
隐藏未选中：Ctrl + H
显示全部：Ctrl + Shift + H

1.5 第一节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

熟练使用鼠标操作（旋转、平移、缩放）
快速切换标准视图（Ctrl+1/2/3/4）
进入和退出草图模式
调整显示样式和透明度
显示和隐藏对象

下一步：现在你已经熟悉了SpaceClaim的界面和视图操作，接下来我们将学习如何在草图模式下绘制2D图形。

2. 草图工具基础

学习目标：掌握草图模式下的各种绘图工具，能够绘制基本的2D轮廓，为创建3D实体做准备。

2.1 为什么要学习草图

草图是3D建模的基础：

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2D草图轮廓 → 拉伸/旋转 → 3D实体

流体域建模中的草图应用：

管道横截面（圆形、矩形）
流道轮廓
入口/出口截面
障碍物形状

2.2 进入草图模式实践

第一次绘制草图的步骤：

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步骤1: 在左侧结构树中找到"XY平面"
步骤2: 点击"XY平面"（视图自动切换为顶视图，进入草图模式）
步骤3: 观察界面变化：
       - 出现网格背景
       - 工具栏变为草图工具
       - 视图锁定在XY平面
步骤4: 现在可以开始绘图了！

2.3 基本草图绘制工具

2.3.1 线条工具 (Line) - 最基础的工具

快捷键 : L

使用方法：

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1. 按L键或点击"线条"工具
2. 点击第一个点（起点）
3. 移动鼠标到第二个点，点击（终点）
4. 继续点击可以绘制连续的线段
5. 按Esc键或双击结束绘制

技巧：

按住 Shift 键：强制绘制水平或垂直线
按 Tab 键：在不同捕捉模式间切换
输入数字：直接输入长度（如输入"50"）

练习1：绘制矩形（用线条工具）

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1. 进入XY平面草图模式
2. 按L键
3. 点击原点(0,0)
4. 按住Shift，向右拖动，点击（水平线）
5. 按住Shift，向上拖动，点击（垂直线）
6. 向左拖动，点击
7. 点击原点，闭合矩形
8. 按Esc结束

2.3.2 矩形工具 (Rectangle) - 快速绘制

快捷键 : R

使用方法：

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1. 按R键
2. 点击一个角点
3. 拖动到对角点，点击
4. 完成矩形绘制

选项：

按 Tab 键：在"角点模式"和"中心模式"间切换
中心模式：从中心向外绘制矩形

练习2：绘制标准矩形

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1. 进入草图模式
2. 按R键
3. 点击原点
4. 输入"100"（按Tab键切换到宽度）
5. 输入"50"（高度）
6. 按Enter确认

2.3.3 圆形工具 (Circle) - 流体域常用

快捷键 : C

使用方法：

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方法1: 中心+半径
1. 按C键
2. 点击圆心位置
3. 拖动或输入半径值
4. 点击确认

方法2: 三点定圆
1. 按C键
2. 按Tab键切换到"三点"模式
3. 点击圆上的三个点
4. 自动生成圆

练习3：绘制管道横截面

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1. 进入XY平面草图模式
2. 按C键
3. 点击原点作为圆心
4. 输入"25"（半径25mm）
5. 按Enter确认
6. 得到一个直径50mm的圆形截面

2.3.4 圆弧工具 (Arc)

快捷键 : A

使用方法：

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1. 按A键
2. 点击起点
3. 点击终点
4. 移动鼠标定义弧度
5. 点击确定弧形

应用场景：

绘制弯头截面
圆角过渡
流线型轮廓

2.3.5 样条曲线 (Spline)

使用场景：复杂的流线型几何、非规则流道

使用方法：

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1. 点击"样条曲线"工具
2. 依次点击控制点
3. SpaceClaim自动生成平滑曲线
4. 双击或按Esc结束

2.4 草图编辑工具

2.4.1 修剪工具 (Trim) - 非常重要！

快捷键 : T

用途：裁剪多余的线段，清理草图

使用方法：

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1. 按T键
2. 点击要删除的线段部分
3. 该部分被删除
4. 按Esc退出

练习4：修剪多余线段

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1. 绘制两条相交的线
2. 按T键
3. 点击相交外的多余部分
4. 保留需要的部分

2.4.2 延伸工具 (Extend)

用途：延长线段至相交

使用方法：

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1. 选择"延伸"工具
2. 点击要延长的线段末端
3. 线段自动延长至最近的相交线

2.4.3 圆角/倒角工具

圆角：创建圆弧过渡倒角：创建斜面过渡

使用方法：

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1. 选择"圆角"工具
2. 点击两条相交的线
3. 输入圆角半径
4. 自动生成圆角

应用：在流体域中，圆角可以改善流动，减少湍流。

2.5 草图约束 - 让草图更智能

SpaceClaim的自动约束：

在绘制时，SpaceClaim会自动添加约束：

水平/垂直约束：线条自动对齐坐标轴
相切约束：圆弧与直线平滑连接
同心约束：圆心自动对齐
对称约束：关于轴线对称

视觉反馈：

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蓝色虚线 = 捕捉到参考线
黄色符号 = 约束已添加（如⊥表示垂直）
橙色图形 = 过约束警告

尺寸标注：

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1. 绘制完草图后
2. 点击线段或圆
3. 输入精确尺寸值
4. 草图自动调整到指定尺寸

2.6 完整草图绘制练习

练习5：绘制T型管道横截面

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目标：绘制一个T型管道的横截面，用于后续拉伸

步骤：
1. 进入XY平面草图模式
2. 绘制主管道：
   - 按R键，绘制矩形：宽100mm，高50mm
   - 确保矩形中心在原点
   
3. 绘制分支管道：
   - 按R键，绘制矩形：宽40mm，高80mm
   - 位置：与主管道的顶边重叠
   
4. 修剪重叠部分：
   - 按T键
   - 删除内部多余的线段
   - 保留外轮廓
   
5. 检查：确保是一个封闭的轮廓
6. 按Esc退出草图模式

练习6：绘制圆形管道+圆形障碍物

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目标：为后续流体域建模做准备

步骤：
1. 进入XY平面草图模式
2. 绘制外圆（管道）：
   - 按C键
   - 点击原点
   - 半径50mm
   
3. 绘制内圆（障碍物）：
   - 按C键  
   - 点击原点右侧20mm位置
   - 半径10mm
   
4. 退出草图模式
5. 现在有两个圆形草图，可以分别拉伸

2.7 草图技巧总结

技巧清单：

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✓ 使用Tab键切换捕捉模式和绘制模式
✓ 使用Shift键强制水平/垂直
✓ 直接输入数字设置精确尺寸
✓ 使用修剪工具清理草图（T键）
✓ 绘制封闭轮廓用于拉伸实体
✓ 利用自动约束，不要过度手动约束

常见错误：

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✗ 草图不封闭（有缺口）→ 无法拉伸成实体
✗ 线条重叠 → 导致拉伸错误
✗ 过约束 → 草图变橙色，无法修改
✗ 忘记退出草图模式 → 无法进行3D操作

2.8 第二节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

熟练进入和退出草图模式
使用基本绘图工具（线、矩形、圆）
使用修剪工具清理草图
绘制封闭的2D轮廓
添加尺寸约束

下一步：现在你已经掌握了2D草图绘制，接下来我们将学习如何将2D草图拉伸成3D实体。

3. 从2D到3D：拉伸与基本建模

学习目标：掌握拉伸工具，将2D草图转换为3D实体，理解实体建模的基本概念。

3.1 拉伸工具 (Pull) - 最重要的3D工具

核心概念：

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2D封闭草图 + 拉伸 = 3D实体

拉伸工具没有专门的快捷键，而是通过直接操作实现

3.2 第一次拉伸：创建圆柱体

完整步骤演示：

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步骤1: 绘制草图
1. 进入XY平面草图模式（点击XY平面）
2. 按C键，在原点绘制一个半径为25mm的圆
3. 按Esc退出草图模式

步骤2: 拉伸成3D
1. 在三维视图中，点击刚绘制的圆形面
   （面会高亮显示为黄色）
2. 鼠标悬停在圆形面上，出现拉伸箭头
3. 按住鼠标左键向上拖动
4. 输入"100"（拉伸高度100mm）
5. 按Enter确认

结果: 得到一个直径50mm、高度100mm的圆柱体！

观察结果：

在结构树中出现一个"Solid"（实体）
这就是你的第一个3D实体

3.3 拉伸工具的详细选项

当选中一个面并准备拉伸时，右侧会出现选项面板：

3.3.1 拉伸类型

类型	说明	用途
添加 (Add)	默认选项，创建或增加材料	创建实体
切除 (Cut)	移除材料	在实体上切孔
相交 (Intersect)	保留相交部分	布尔运算
固定 (Fixed)	不移动	复制面

3.3.2 拉伸距离

输入方式：

拖动鼠标：直观，适合近似尺寸
输入数值：精确，输入具体距离
到下一个面：选择"至"选项，拉伸到指定面
对称拉伸：勾选"对称"，双向拉伸

技巧：

按 Tab 键可以反向拉伸
输入负值也可以反向拉伸

3.4 实战练习：创建不同形状

练习7：创建长方体（矩形流道）

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1. 进入XY平面草图
2. 按R键，绘制矩形：宽100mm × 高50mm
3. 退出草图
4. 点击矩形面，向上拉伸200mm
5. 得到一个矩形流道

练习8：创建圆管（管道流体域）

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1. 进入XY平面草图
2. 按C键，绘制圆：半径25mm
3. 退出草图
4. 点击圆面，向上拉伸500mm
5. 得到一个圆形管道

练习9：创建带圆角的矩形流道

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1. 进入XY平面草图
2. 按R键，绘制矩形：80mm × 40mm
3. 使用圆角工具，给四个角添加R5的圆角
4. 退出草图
5. 拉伸150mm
6. 得到圆角矩形流道

3.5 多草图拉伸

场景：一个草图平面上有多个封闭轮廓

示例：管道套管

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1. 在XY平面绘制两个同心圆：
   - 外圆：半径30mm
   - 内圆：半径25mm
2. 退出草图
3. 点击外圆和内圆之间的环形区域
4. 向上拉伸100mm
5. 得到一个空心圆管（管壁厚度5mm）

示例：流道中的障碍物

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1. 在XY平面绘制：
   - 大矩形：100mm × 60mm（流道）
   - 小圆形：半径10mm，位于矩形内部（障碍物）
2. 退出草图
3. 先拉伸大矩形，再拉伸小圆形
4. 得到两个独立的实体
5. 用布尔运算减去障碍物（后续学习）

3.6 拉伸方向控制

理解拉伸方向：

拉伸方向总是垂直于草图平面
可以是正向或负向
可以双向对称拉伸

控制拉伸方向：

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方法1: Tab键切换方向
方法2: 输入负值（如-100）
方法3: 勾选"对称"选项，双向拉伸

练习10：对称拉伸

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1. 绘制一个圆形草图
2. 拉伸时勾选"对称"选项
3. 输入距离100mm
4. 得到一个从草图平面向两侧各50mm的圆柱

3.7 在3D实体上继续建模

核心思路：实体的任何面都可以作为新的草图平面

示例：在圆柱体侧面添加分支

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1. 创建一个圆柱体（直径50mm，高100mm）
2. 点击圆柱体的侧面（圆柱面）
3. 进入草图模式
4. 绘制一个小圆（直径20mm）
5. 退出草图，拉伸该小圆
6. 得到一个带分支的管道

3.8 基本建模技巧

技巧1：边拉伸边检查

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- 拉伸一个特征后，按F键查看整体
- 使用鼠标中键旋转视图检查
- 切换到不同的标准视图检查对齐

技巧2：使用测量工具

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- 工具 → 测量
- 点击两个点/面测量距离
- 验证尺寸是否正确

技巧3：撤销和重做

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- 撤销：Ctrl + Z
- 重做：Ctrl + Y
- 不要害怕尝试，随时可以撤销

3.9 第三节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

将2D草图拉伸成3D实体
控制拉伸距离和方向
使用对称拉伸
在已有实体上继续建模
创建基本的几何形状（圆柱、长方体等）

下一步：现在你已经掌握了基本的3D建模，接下来我们将学习如何创建完整的流体域，并理解流体域建模的特殊要求。

4. 创建第一个流体域

学习目标：理解什么是流体域，掌握创建简单流体域的方法，为CFD仿真做准备。

4.1 什么是流体域

核心概念：

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流体域 = 流体可以流动的空间 = 一个封闭的3D实体

重要理解：

在SpaceClaim中，流体域就是一个普通的实体（Solid）
它代表的不是固体，而是流体可以占据的空间
该实体必须完全封闭，没有泄漏

对比：

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错误理解: 流体域 = 管道壁（固体）
正确理解: 流体域 = 管道内部空间（流体可以流动的区域）

4.2 最简单的流体域：直管流动

项目目标：创建一个圆形管道的流体域，包含入口和出口

完整步骤：

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步骤1: 绘制管道横截面
1. 进入XY平面草图模式
2. 按C键，在原点绘制圆形，半径25mm
3. 按Esc退出草图

步骤2: 拉伸创建流体域
1. 点击圆形面
2. 向上拉伸500mm
3. 按Enter确认

步骤3: 检查结果
1. 按Ctrl+4切换到等轴测视图
2. 按F键适应窗口
3. 观察：得到一个圆柱体实体

结果分析：
- 这个圆柱体实体就是流体域
- 它代表流体可以流动的空间
- 顶面是出口，底面是入口
- 侧面是壁面

恭喜！你创建了第一个流体域！

4.3 流体域建模的质量检查

必须检查的项目：

检查1：实体是否封闭

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1. 选中实体
2. 右侧面板查看属性
3. 确认显示为"Solid"（实体）
4. 如果显示"Surface"（曲面），说明不封闭

检查2：体积是否合理

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1. 选中实体
2. 右侧面板查看"体积"
3. 验证：πr²h = 3.14 × 25² × 500 ≈ 981,748 mm³
4. 体积接近计算值说明几何正确

检查3：是否有问题几何

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1. 选择 → 选择问题
2. 如果高亮显示某些面/边，说明有问题
3. 需要修复这些问题

4.4 创建矩形流道流体域

练习11：矩形风道

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应用场景：通风系统、空调风道

步骤：
1. 进入XY平面草图
2. 绘制矩形：100mm × 50mm（风道截面）
3. 添加圆角：R5（避免尖角）
4. 退出草图
5. 拉伸300mm
6. 得到矩形流道流体域

设计要点：
- 圆角可以改善流动，减少压力损失
- 矩形截面适合空间受限的情况

4.5 流体域建模的入口/出口延伸

重要原则：

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入口延伸：确保流动充分发展
出口延伸：避免回流影响计算

推荐长度：
- 入口延伸：5-10倍水力直径
- 出口延伸：10-20倍水力直径

练习12：带延伸段的管道

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步骤：
1. 绘制圆形截面（直径50mm）
2. 拉伸：
   - 向下（入口）：250mm（5倍直径）
   - 向上（出口）：500mm（10倍直径）
   - 使用对称拉伸功能
3. 总长度：750mm

为什么需要延伸？
- 入口：让流速分布均匀
- 出口：让出口边界条件不影响主流区

4.6 三种流体域建模方法

方法1：直接建模法（最简单）

适用场景：简单的流道、管道

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草图 → 拉伸 → 流体域

优点：

快速直接
适合规则几何
容易修改

示例：直管、矩形风道、简单流道

方法2：布尔减法（常用）

适用场景：流道中有障碍物、复杂内部结构

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外边界实体 - 内部障碍物 = 流体域

示例：圆形流道中的圆柱障碍物

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步骤：
1. 创建外部流道（大圆柱：直径100mm，长200mm）
2. 创建障碍物（小圆柱：直径20mm，长200mm）
3. 使用合并工具：
   - 选中大圆柱
   - 点击"合并"
   - 选择"减去"
   - 点击小圆柱
4. 得到带孔的流体域

方法3：填充法（外流场）

适用场景：绕流问题，如汽车、机翼、建筑

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外部边界盒 - 固体物体 = 流体域

示例：圆球绕流

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步骤：
1. 创建球体（直径50mm）
2. 创建外部边界盒：500mm × 500mm × 1000mm
3. 布尔减法：边界盒 - 球体
4. 得到外流场流体域

关键设计：
- 边界盒要足够大（10倍物体尺寸）
- 入口距离物体：5-10倍尺寸
- 出口距离物体：10-20倍尺寸

4.7 实战案例：T型管道流体域

项目目标：创建一个T型管道，有两个入口，一个出口

完整步骤：

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步骤1: 创建主管道
1. 进入XY平面草图
2. 绘制圆形：直径50mm
3. 拉伸300mm（沿Z轴向上）
4. 这是主管道（含出口）

步骤2: 创建分支管道
1. 点击主管道中部的侧面
2. 进入草图模式
3. 绘制圆形：直径30mm
4. 拉伸100mm（沿X轴）
5. 这是分支管道（入口1）

步骤3: 创建另一个入口
1. 在主管道底部向下拉伸50mm
2. 这是入口2

步骤4: 检查
1. 确保所有部分相连
2. 确认是一个完整的实体
3. 体积检查

结果：
- 底部和侧面：两个入口
- 顶部：一个出口
- 完整的T型流体域

4.8 常见流体域类型

类型1：内流问题

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特征：流体在封闭或半封闭通道中流动
例子：管道、风道、泵、阀门
建模方法：直接建模或布尔减法

类型2：外流问题

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特征：流体绕过物体流动
例子：汽车空气动力学、风力发电机、建筑风载
建模方法：填充法（边界盒 - 物体）

类型3：自由表面流动

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特征：包含气液界面
例子：水波、船舶、液体晃动
建模方法：多相流域建模（超出基础范围）

4.9 流体域建模的设计原则

原则1：几何简化

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✓ 移除对流动影响小的细节特征
✓ 小于网格尺寸的特征可以忽略
✓ 保留影响流动的主要特征

示例：
- 去除螺纹（除非研究螺纹流动）
- 简化复杂倒角（用简单圆角代替）
- 合并多个小孔为等效孔

原则2：避免尖锐边角

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✓ 使用圆角过渡
✓ 圆角半径 > 0.1mm（避免过小）
✓ 尖角会导致网格质量差

示例：
- 矩形流道拐角：添加R5圆角
- T型管交界处：添加圆角过渡

原则3：尺寸合理性

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✓ 入口/出口延伸充分
✓ 外流场边界足够远
✓ 特征尺寸不要过于悬殊（避免跨度过大）

经验法则：
- 最大尺寸/最小尺寸 < 1000:1
- 否则网格划分困难

4.10 第四节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

理解流体域的概念
创建简单的流体域（直管、矩形流道）
使用三种建模方法（直接、布尔、填充）
检查流体域质量（封闭性、体积）
设计合理的入口/出口延伸

下一步：现在你已经能创建流体域了，接下来我们将学习如何为不同的边界命名，这是进行CFD仿真的必要步骤。

5. 边界命名：NS命名规则

学习目标：掌握命名选择集的创建和管理，理解CFD边界命名的重要性和规范。

5.1 为什么需要命名边界

问题引入：

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创建了流体域后，求解器如何知道：
- 哪个面是入口？需要设置速度
- 哪个面是出口？需要设置压力  
- 哪个面是壁面？需要无滑移条件

解决方案：命名选择集（Named Selection）

核心思想：

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给不同功能的面起一个名字
→ 在CFD软件中根据名字设置边界条件

5.2 创建第一个命名选择集

实战演示：为直管流体域命名边界

假设你已经创建了一个圆柱形流体域（直径50mm，长500mm）

步骤1：命名入口

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1. 选中圆柱底面（入口面）
   - 点击该面，面会高亮显示为黄色
2. 在右侧"选择"面板中：
   - 找到"命名选择"部分
   - 点击"+"号（创建新命名选择）
3. 输入名称："inlet"
4. 按Enter确认

结果：
- 左侧结构树中出现"命名选择"节点
- 下面有一个"inlet"子节点
- 入口已成功命名

步骤2：命名出口

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1. 选中圆柱顶面（出口面）
2. 右侧面板 → "+" → 输入"outlet"
3. 按Enter确认

步骤3：命名壁面

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1. 选中圆柱侧面（壁面）
2. 右侧面板 → "+" → 输入"wall"
3. 按Enter确认

**完成！**现在你的流体域有了三个命名边界：inlet, outlet, wall

5.3 CFD标准边界命名规范

推荐命名表：

边界类型	英文名称	说明	示例
入口	inlet	流体进入	inlet, inlet_1, inlet_main
出口	outlet	流体离开	outlet, outlet_1
壁面	wall	固体边界	wall, wall_pipe, wall_cylinder
对称面	symmetry	对称边界	symmetry, symmetry_plane
周期面	periodic	周期边界	periodic_1, periodic_2
界面	interface	流体交界面	interface, fluid_interface
远场	farfield	外流边界	farfield, far_field
内部	internal	内部面	internal

5.4 命名规范的最佳实践

规则1：使用小写字母

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✓ inlet, outlet, wall
✗ INLET, Outlet, Wall

规则2：使用下划线连接多个单词

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✓ inlet_pipe, wall_cylinder_outer
✗ inletPipe, wall-cylinder-outer

规则3：使用数字编号

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✓ inlet_1, inlet_2, outlet_1
✗ inlet1, inlet2（尽量用下划线）

规则4：使用描述性名称

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✓ wall_cylinder, inlet_main, outlet_branch
✗ face1, surface2, boundary3

规则5：避免特殊字符和中文

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✓ inlet_hot_water
✗ inlet#1, inlet（入口）, inlet 1（有空格）

5.5 管理命名选择集

5.5.1 修改命名

方法1：通过结构树

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1. 在左侧结构树找到"命名选择"节点
2. 展开，找到要修改的命名
3. 双击该名称
4. 输入新名称
5. 按Enter确认

方法2：通过右键菜单

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1. 右键点击命名选择
2. 选择"重命名"
3. 输入新名称

5.5.2 添加/移除面

场景：想把更多的面加入到现有的命名选择中

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1. 右键点击命名选择（如"wall"）
2. 选择"定义"
3. 视图中，按住Ctrl键
4. 点击要添加的面（或取消选择要移除的面）
5. 点击确认（绿色勾号）

5.5.3 删除命名选择集

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1. 右键点击命名选择
2. 选择"删除"
3. 确认删除

5.6 选择工具的高级技巧

技巧1：按共面选择

用途：快速选择所有共面的面

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1. 点击"选择"工具（S键）
2. 在选项中选择"按共面"
3. 点击一个面
4. 所有与其共面的面都被选中
5. 创建命名选择

应用：快速选择所有平行的壁面

技巧2：按相似选择

用途：选择所有相似的面（如所有圆柱面）

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1. 选中一个圆柱面
2. 选择 → 相同
3. 所有圆柱面被选中
4. 创建命名选择

应用：快速选择所有管道壁面

技巧3：使用选择过滤器

用途：只选择特定类型的几何元素

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在选择工具选项中：
- 仅选择面
- 仅选择边
- 仅选择点

5.7 实战案例：T型管道完整命名

场景回顾：T型管道有两个入口，一个出口

完整命名步骤：

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步骤1: 命名主入口（底部）
1. 选中底部圆面
2. 创建命名选择："inlet_main"

步骤2: 命名分支入口（侧面）
1. 选中侧面圆面
2. 创建命名选择："inlet_branch"

步骤3: 命名出口（顶部）
1. 选中顶部圆面
2. 创建命名选择："outlet"

步骤4: 命名壁面（所有圆柱面）
1. 使用"按相似"功能选中所有圆柱面
2. 创建命名选择："wall"

步骤5: 检查
1. 在结构树中查看所有命名选择
2. 确认：inlet_main, inlet_branch, outlet, wall
3. 完成！

5.8 导出到ANSYS后的命名选择

自动转换：

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SpaceClaim命名选择 
    ↓ (导出/更新几何)
ANSYS Workbench中的Named Selection
    ↓ (在Mesh或Setup中)
用于设置边界条件

验证：

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在ANSYS Mesh中：
1. 展开"Named Selections"
2. 应该看到所有在SpaceClaim中创建的命名
3. 右键可以查看包含的面

5.9 常见命名错误与解决

错误1：忘记命名某个边界

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症状：在CFD设置中找不到某个边界
解决：返回SpaceClaim，为缺失的边界创建命名

错误2：命名使用了特殊字符

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症状：导入ANSYS后命名显示异常
解决：使用规范命名（小写字母、下划线、数字）

错误3：多个面误命名为同一个名称

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症状：设置边界条件时影响了错误的面
解决：检查命名选择的定义，移除错误的面

错误4：命名在几何修改后消失

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原因：修改几何导致原来的面被删除
解决：在几何最终确定后再命名（或重新命名）

5.10 第五节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

下一步：现在你已经能够创建和命名流体域了，接下来我们将学习一个重要概念------共享拓扑，它会影响多实体的建模方式。

6. 共享拓扑的理解与应用

学习目标：理解共享拓扑的概念，知道何时启用或禁用它，避免建模中的常见陷阱。

6.1 什么是共享拓扑

生活类比：

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想象两块拼图：
- 共享拓扑 = 拼图块紧密咬合，成为一体
- 无共享拓扑 = 拼图块只是接触，可以分开

技术定义：

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共享拓扑 = 两个实体在接触处自动共享面、边和顶点

SpaceClaim的默认行为：

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默认：共享拓扑是开启的
结果：接触的实体会"粘"在一起

6.2 观察共享拓扑

实验1：观察共享拓扑的效果

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步骤：
1. 创建一个立方体：100mm × 100mm × 100mm
2. 在立方体顶面绘制一个圆（直径40mm）
3. 向上拉伸圆形50mm

观察结果：
- 两个实体在接触处没有明显的分界线
- 看起来像一个整体
- 这就是共享拓扑的效果

实验2：无共享拓扑的对比

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步骤：
1. 撤销上面的操作
2. 在拉伸前，取消勾选"共享拓扑"选项
3. 再次拉伸圆形50mm

观察结果：
- 在接触处可以看到明显的边界线
- 两个实体是独立的
- 可以单独选择和移动

6.3 共享拓扑的优缺点

优点（为什么需要共享拓扑）

优点1：自动创建贴合网格

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场景：多区域CFD仿真
好处：流体域交界面的网格节点自动对齐
应用：热交换器、多相流、流固耦合

优点2：避免间隙和重叠

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场景：复杂装配
好处：确保几何完全贴合，无泄漏
应用：密封性检查、装配公差分析

优点3：简化建模

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场景：连续建模
好处：不需要担心对齐问题
应用：快速原型设计

缺点（为什么要禁用共享拓扑）

缺点1：意外合并实体

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问题：布尔运算时，本该独立的实体合并了
解决：禁用共享拓扑

缺点2：限制独立编辑

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问题：移动一个实体时，拖动了相邻实体
解决：解除共享拓扑

缺点3：不适合某些仿真

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问题：需要独立网格的仿真
解决：建模时保持实体独立

6.4 共享拓扑的控制方法

方法1：全局设置

适用场景：整个模型都需要统一的共享拓扑策略

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步骤：
1. 点击"选项" → "文档设置"
2. 找到"建模"部分
3. 勾选/取消勾选"合并共享拓扑"
4. 点击确定

效果：影响后续所有建模操作

方法2：单个操作控制

适用场景：只针对当前操作禁用/启用共享拓扑

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步骤：
1. 在拉伸或移动实体前
2. 在右侧选项面板中
3. 找到"共享拓扑"复选框
4. 勾选或取消勾选

效果：只影响当前操作

方法3：解除已有的共享拓扑

适用场景：已经建模完成，需要分离实体

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步骤：
1. 选中两个共享拓扑的实体
2. 右键 → "解除共享拓扑"
3. 或者：编辑 → 解除共享拓扑

结果：两个实体分离，可以独立移动

方法4：重新创建共享拓扑

适用场景：需要让分离的实体重新贴合

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步骤：
1. 确保两个实体接触（面贴面）
2. 选中两个实体
3. 右键 → "创建共享拓扑"
4. 或者：编辑 → 创建共享拓扑

结果：接触处的面合并

6.5 流体域建模中的共享拓扑策略

场景1：单一流体域（可以使用共享拓扑）

示例：简单管道

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策略：保持共享拓扑开启
原因：所有部分最终是一个完整的流体域

建模步骤：
1. 创建主管道（共享拓扑：开启）
2. 添加分支管道（共享拓扑：开启）
3. 自动合并成一个实体
4. 完美！

场景2：流体域 - 固体障碍物（需要禁用共享拓扑）

示例：流道中的圆柱障碍物

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策略：禁用共享拓扑，分别建模，最后布尔减法

建模步骤：
1. 创建流道（大立方体）
2. ⚠️ 隐藏流道（关键步骤！）
3. 创建障碍物（小圆柱）
4. 显示流道
5. 布尔运算：流道 - 障碍物
6. 得到最终流体域

为什么要隐藏？

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如果不隐藏：
- 共享拓扑会让障碍物和流道粘在一起
- 布尔减法可能失败或结果错误

隐藏后：
- 两个实体完全独立
- 布尔减法正确执行

场景3：多流体域界面（保持共享拓扑）

示例：热交换器的冷热流体

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策略：保持共享拓扑开启
原因：需要界面处网格对齐

建模步骤：
1. 创建冷流体域（共享拓扑：开启）
2. 创建热流体域，与冷流体域接触
3. 保持共享拓扑，形成interface
4. 分别命名两个流体域
5. 命名交界面为"interface"

6.6 实战案例：圆管中的圆球障碍物

项目目标：创建一个圆管流体域，内部有一个固定的圆球

完整步骤（重点：使用隐藏避免合并）：

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步骤1: 创建圆管（流体域外边界）
1. 在XY平面绘制圆形：直径80mm
2. 拉伸200mm
3. 这是流体域的外边界

步骤2: 隐藏圆管（关键！）
1. 在结构树中找到刚创建的圆柱体
2. 点击前面的"眼睛"图标
3. 圆管变为隐藏状态

步骤3: 创建圆球（障碍物）
1. 在YZ平面绘制圆形：直径30mm
2. 使用"旋转"工具（或直接拉伸成球体）
3. 创建圆球，位于圆管中心

步骤4: 显示圆管
1. 再次点击"眼睛"图标
2. 圆管重新显示
3. 观察：圆管和圆球是独立的两个实体

步骤5: 布尔减法
1. 选中圆管（主实体）
2. 点击"合并"工具
3. 选择"减去"选项
4. 点击圆球
5. 确认

结果：
- 得到一个圆管形流体域
- 中间有一个球形空腔
- 流体可以绕过球体流动

6.7 共享拓扑的调试技巧

问题1：布尔运算后实体消失或结果异常

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可能原因：共享拓扑导致几何关系混乱
解决步骤：
1. 撤销操作（Ctrl+Z）
2. 分离所有实体：解除共享拓扑
3. 或者使用隐藏方法重新建模
4. 重新执行布尔运算

问题2：移动实体时拖动了其他实体

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原因：共享拓扑锁定了几何
解决方法1：解除共享拓扑后再移动
解决方法2：在移动选项中取消"共享拓扑"

问题3：无法选中某个面

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原因：该面被共享拓扑合并到相邻实体
解决：
1. 解除共享拓扑
2. 或者使用"选择"→"按实体"选择

6.8 共享拓扑的最佳实践

建议1：根据最终目标选择策略

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需要单一实体 → 保持共享拓扑
需要多个独立实体 → 禁用共享拓扑
需要布尔运算 → 使用隐藏方法

建议2：先规划后建模

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在开始建模前问自己：
- 最终是一个实体还是多个？
- 是否需要布尔运算？
- 是否需要界面？
根据答案选择共享拓扑策略

建议3：利用隐藏功能

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隐藏是最安全的方法：
- 避免意外合并
- 不影响最终结果
- 可以随时显示检查

6.9 第六节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

理解共享拓扑的概念和作用
知道何时启用或禁用共享拓扑
使用隐藏方法避免实体合并
解决共享拓扑导致的建模问题
根据场景选择正确的策略

下一步：现在你已经理解了共享拓扑，接下来我们将学习更高级的建模技巧------如何在草图和3D之间灵活切换，创建复杂的流体域。

7. 高级建模：草图与3D混合建模

学习目标：掌握在已有实体上绘制草图，灵活切换2D和3D建模，创建复杂几何，避免常见陷阱。

7.1 混合建模的核心思想

理念：

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草图 → 3D → 在3D面上绘制新草图 → 更复杂的3D → 循环...

为什么需要混合建模？

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单纯的草图: 只能创建简单形状
单纯的3D: 难以精确控制
混合建模: 结合两者优势，创建复杂几何

应用场景：

在管道上添加分支
在流道壁上创建孔洞
在实体上添加特征（凸起、凹槽）
创建复杂的流体通道

7.2 第一个混合建模：管道分支

项目目标：创建一个带侧面分支的主管道

完整步骤：

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步骤1: 创建主管道
1. 在XY平面绘制圆形：直径60mm
2. 拉伸400mm
3. 这是主管道

步骤2: 在侧面绘制草图（关键！）
1. 点击圆柱体的侧面（圆柱面）
   - 自动进入该面的草图模式
2. 观察：进入了一个"展开"的圆柱面草图
3. 绘制分支圆形：直径30mm
4. 按Esc退出草图

步骤3: 拉伸分支
1. 点击刚绘制的圆形面
2. 向外拉伸100mm
3. 得到侧面分支

结果：
- 主管道 + 侧分支，自动合并为一个实体
- 这就是混合建模的威力！

关键理解：

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实体的任何面都可以作为草图平面
→ 这让你可以在3D实体上继续2D绘图
→ 从而创建更复杂的形状

7.3 在不同类型的面上绘制草图

7.3.1 在平面上绘制

最简单的情况

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示例：立方体顶面
1. 点击顶面
2. 进入草图（类似XY平面）
3. 绘制任意2D形状
4. 拉伸或切除

7.3.2 在圆柱面上绘制

稍微特殊

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特点：
- 圆柱面会"展开"成平面
- 绘制的图形会自动"包裹"回圆柱面

示例：在管道上绘制孔
1. 点击圆柱侧面
2. 绘制小圆形
3. 向内拉伸（切除）
4. 得到管道壁上的孔

7.3.3 在倾斜面上绘制

需要注意方向

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示例：在斜面上绘制
1. 点击倾斜面
2. 进入草图（平行于该面）
3. 注意：拉伸方向垂直于该面
4. 使用Tab键可以切换拉伸方向

7.4 实体隐藏技巧（避免意外合并）

核心问题：

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当你在一个实体上绘制新草图并拉伸时：
- 如果新实体接触到其他实体
- 共享拓扑会让它们自动合并
- 但有时你想要独立的实体

解决方案：在绘制前隐藏不想合并的实体

7.4.1 隐藏/显示操作

快捷操作汇总：

操作	方法	快捷键
隐藏选中对象	右键 → 隐藏	无
隐藏未选中	右键 → 隐藏未选中	Ctrl + H
显示全部	右键 → 显示全部	Ctrl + Shift + H
切换显示	点击"眼睛"图标	无

使用技巧：

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技巧1: 只显示当前工作的实体
- 隐藏其他所有实体
- 专注于当前建模

技巧2: 使用"眼睛"图标快速切换
- 在结构树中点击"眼睛"
- 快速隐藏/显示

技巧3: 分组管理
- 把相关实体放入同一组件
- 可以整组隐藏/显示

7.5 实战案例：流道中的双圆柱障碍物

项目目标：

创建一个矩形流道
内部有两个圆柱形障碍物
使用隐藏方法保持实体独立

完整步骤：

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步骤1: 创建流道主体
1. 在XY平面绘制矩形：200mm × 100mm
2. 拉伸300mm
3. 这是流体域的外边界

步骤2: 隐藏流道（关键！）
1. 在结构树中找到流道实体
2. 点击"眼睛"图标，隐藏流道
3. 确认：流道从视图中消失

步骤3: 创建第一个障碍物
1. 在XY平面（仍然可见）绘制圆形
   位置：X=60, Y=50, 半径15mm
2. 拉伸300mm（与流道等高）
3. 这是第一个圆柱障碍物

步骤4: 创建第二个障碍物
1. 在同一平面绘制另一个圆形
   位置：X=140, Y=50, 半径20mm
2. 拉伸300mm
3. 这是第二个圆柱障碍物

步骤5: 显示流道
1. 点击"眼睛"图标，显示流道
2. 观察：现在有三个独立实体
   - 1个矩形流道
   - 2个圆柱障碍物

步骤6: 布尔运算
1. 选中流道（主实体）
2. 点击"合并"工具
3. 选择"减去"选项
4. 点击第一个圆柱
5. 再点击"合并"工具
6. 减去第二个圆柱

结果：
- 得到一个矩形流道
- 内部有两个圆柱形空腔
- 完美的流体域！

7.6 混合建模的注意事项

注意事项1：草图平面的选择

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❗ 确保选中了正确的面
❗ 检查草图平面的方向（法向）
❗ 使用标准视图检查对齐

技巧：
- 点击面后，视图会自动对齐到该面
- 如果视图不理想，手动调整后再绘制

注意事项2：草图的封闭性

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❗ 创建实体：草图必须封闭
❗ 切除特征：草图可以开放
❗ 使用修剪工具清理草图

检查方法：
- 封闭草图：可以拉伸成实体
- 开放草图：只能拉伸成曲面

注意事项3：拉伸方向

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❗ 拉伸方向总是垂直于草图平面
❗ 使用Tab键反向拉伸
❗ 输入负值也可以反向

场景：
- 在顶面绘制 → 向上或向下拉伸
- 在侧面绘制 → 向外或向内拉伸

注意事项4：避免过约束

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❗ SpaceClaim自动添加约束
❗ 草图变橙色 = 过约束
❗ 删除多余的约束或尺寸

建议：
- 让SpaceClaim自动约束
- 只添加必要的尺寸
- 不要手动添加过多约束

注意事项5：保持建模意图

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✓ 使用约束而不是精确坐标
✓ 使用对称、平行、垂直等约束
✓ 这样修改时几何能保持设计意图

示例：
- 两个圆对称放置 → 使用对称约束
- 而不是精确坐标
- 修改一个圆时，另一个自动调整

7.7 复杂案例：多级流道系统

项目目标：创建一个有主流道和多个分支的复杂系统

设计规划：

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主流道：矩形，200mm长
分支1：圆形，从主流道侧面延伸
分支2：矩形，从主流道顶面延伸
分支3：圆形，从主流道另一侧延伸

步骤概要：

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步骤1: 主流道
- XY平面矩形草图：60mm × 40mm
- 拉伸200mm

步骤2: 分支1（侧面圆形）
- 点击主流道左侧面
- 绘制圆形：直径20mm
- 向外拉伸50mm

步骤3: 分支2（顶面矩形）
- 点击主流道顶面
- 绘制矩形：30mm × 20mm
- 向上拉伸40mm

步骤4: 分支3（另一侧圆形）
- 点击主流道右侧面
- 绘制圆形：直径25mm
- 向外拉伸60mm

结果：
- 一个复杂的多分支流道系统
- 所有部分自动合并成一个实体
- 准备好命名边界和导出仿真

7.8 混合建模的工作流程建议

推荐工作流：

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第1阶段：规划
- 画草图或示意图
- 确定主要结构和分支
- 决定建模顺序

第2阶段：主结构
- 创建主要流道/通道
- 确保尺寸正确
- 添加必要的圆角

第3阶段：添加特征
- 在主结构上添加分支
- 使用隐藏避免意外合并
- 逐个添加特征

第4阶段：细化
- 添加圆角、倒角
- 修正尺寸
- 检查几何质量

第5阶段：命名和导出
- 命名所有边界
- 检查实体封闭性
- 导出到CFD软件

7.9 第七节小结与检查

完成本节后，你应该能够：

在已有实体的面上绘制草图
创建分支管道和复杂流道
使用隐藏方法避免实体合并
理解混合建模的工作流程
创建复杂的多分支流体域

下一步：现在你已经掌握了从基础到高级的建模技巧，最后一节我们将学习综合应用、优化技巧和最佳实践。

8. 综合技巧与最佳实践

学习目标：掌握高级工具和技巧，了解CFD建模的最佳实践，提高建模效率和质量。

8.1 布尔运算详解

布尔运算是创建复杂流体域的核心工具

8.1.1 三种布尔运算

并集 (Add) - 合并实体

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用途：合并多个流道成一个完整的流体域
操作：A + B → 合并后的实体
示例：主管道 + 分支管道 = 完整流道系统

差集 (Subtract) - 最常用！

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用途：从流体域中移除障碍物
操作：A - B → A中去除B的部分
示例：外边界 - 固体障碍物 = 流体域

交集 (Common) - 保留重叠部分

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用途：提取两个实体的公共区域
操作：A ∩ B → 只保留重叠部分
示例：较少使用，主要用于特殊几何

8.1.2 布尔运算的正确步骤

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步骤1: 选择主实体（要保留的实体）
- 这个实体是"工具实体"

步骤2: 点击"合并"工具

步骤3: 在选项中选择运算类型
- 添加/减去/相交

步骤4: 点击次实体（要合并/减去的实体）

步骤5: 确认操作
- 点击绿色勾号

注意：顺序很重要！
- A - B ≠ B - A
- 先选主实体，再选次实体

8.1.3 布尔运算的常见问题

问题1：布尔运算失败

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可能原因：
- 两个实体不相交
- 几何质量差（有间隙、重叠）
- 共享拓扑导致的问题

解决方法：
1. 检查实体是否相交（使用透明显示）
2. 使用"修复"工具修复几何
3. 解除共享拓扑后重试
4. 使用隐藏方法重新建模

问题2：运算后实体消失

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原因：减法运算完全移除了主实体
解决：检查运算顺序，确保主次关系正确

问题3：结果不是期望的

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原因：选错了主实体或次实体
解决：撤销，重新选择正确的顺序

8.2 镜像和阵列

8.2.1 镜像 (Mirror)

用途：快速创建对称几何

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步骤：
1. 选中要镜像的实体
2. 点击"镜像"工具
3. 选择镜像平面（或创建新平面）
4. 确认

应用场景：
- 对称流道（如Y型管）
- 对称障碍物布置
- 减少一半建模工作量

实例：Y型管道

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1. 创建主管道（竖直）
2. 创建一个分支（向左倾斜45°）
3. 使用镜像创建对称分支（向右45°）
4. 完成Y型管道

8.2.2 线性阵列 (Linear Pattern)

用途：沿直线方向复制

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步骤：
1. 选中要阵列的实体或特征
2. 点击"线性阵列"
3. 指定方向和距离
4. 指定数量
5. 确认

应用场景：
- 多排散热孔
- 平行管道束
- 重复的流道入口

实例：多孔流道

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1. 创建流道主体
2. 创建一个小圆柱（孔）
3. 使用线性阵列：
   - 方向：X轴
   - 间距：20mm
   - 数量：5
4. 布尔减法移除所有孔
5. 得到多孔流道

8.2.3 环形阵列 (Circular Pattern)

用途：绕轴旋转复制

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步骤：
1. 选中要阵列的实体或特征
2. 点击"环形阵列"
3. 选择旋转轴
4. 指定角度和数量
5. 确认

应用场景：
- 叶轮叶片
- 旋流器叶片
- 环形分布的喷嘴

实例：4叶片叶轮

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1. 创建一个叶片
2. 使用环形阵列：
   - 轴：Z轴
   - 角度：360°
   - 数量：4
3. 得到4个均匀分布的叶片

8.3 测量和验证工具

8.3.1 测量工具

测量距离：

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1. 工具 → 测量
2. 点击两个点/边/面
3. 显示距离信息

用途：
- 验证流道宽度
- 检查入口出口距离
- 确认障碍物间距

测量角度：

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1. 测量工具
2. 点击两条线或面
3. 显示夹角

用途：
- 验证分支角度
- 检查倾斜角度

体积测量：

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1. 选中实体
2. 右侧面板自动显示体积

用途：
- 验证流体域体积
- 估算质量流量
- 检查几何合理性

8.3.2 几何检查工具

选择问题：

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1. 选择 → 选择问题
2. 自动高亮显示有问题的几何

检查项目：
- 自由边（实体不封闭）
- 极小面
- 尖锐边
- 自相交

修复工具：

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1. 选中有问题的几何
2. 工具 → 修复
3. 自动尝试修复问题

常见修复：
- 封闭小缺口
- 移除极小面
- 合并重复顶点

8.4 显示和可视化技巧

8.4.1 显示样式

快速切换：

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着色模式：实体填充，最常用
着色+边线：显示所有边线，查看细节
线框模式：透视内部结构

透明度：

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用途：
- 查看内部流道
- 检查障碍物位置
- 观察多层结构

操作：
1. 选中实体
2. 右侧"样式"面板
3. 调整透明度滑块（0-100%）

8.4.2 剖面视图

创建剖面：

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1. 视图 → 剖面
2. 选择剖面平面
3. 拖动调整剖面位置

用途：
- 查看内部几何
- 检查壁厚
- 验证流道布局

8.5 文件管理和导出

8.5.1 保存策略

版本控制：

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建议命名方式：
- project_v1.scdoc
- project_v2.scdoc
- project_v3.scdoc

优点：
- 可以回溯到早期版本
- 尝试不同设计方案
- 避免丢失工作

定期保存：

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快捷键：Ctrl + S
建议：每完成一个重要步骤就保存

8.5.2 导出格式

导出到ANSYS Workbench：

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方法1：直接在Workbench中更新
- 最方便
- 自动传递命名选择集

方法2：另存为.scdoc
- 在Workbench中导入

导出其他格式：

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STEP (.stp)：通用格式，推荐
- 文件 → 另存为 → STEP
- 兼容性好，信息完整

Parasolid (.x_t)：ANSYS原生
- 最佳兼容ANSYS
- 保留所有信息

IGES (.igs)：较老格式
- 兼容性好但精度略低

导出前检查清单：

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- [ ] 所有实体都已封闭
- [ ] 命名选择集全部创建
- [ ] 删除辅助几何（参考平面等）
- [ ] 检查几何质量
- [ ] 保存原始文件

8.6 性能优化技巧

8.6.1 几何简化

原则：移除对CFD结果影响小的特征

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可以简化：
✓ 螺纹（除非研究螺纹流动）
✓ 小圆角（< 0.5mm）
✓ 文字、标记
✓ 小装饰特征

必须保留：
✗ 影响流动的主要特征
✗ 主要流道
✗ 关键障碍物
✗ 入口/出口几何

简化工具：

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1. 选中实体
2. 工具 → 简化
3. 设置容差
4. 预览结果
5. 确认

效果：自动移除小特征

8.6.2 圆角策略

平衡精度与效率：

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过小的圆角：
- 网格困难
- 计算量大
- 对结果影响小

建议：
- 圆角半径 > 0.1mm
- 或 > 最小网格尺寸
- 不影响流动的圆角可以移除

8.7 CFD建模最佳实践

8.7.1 入口/出口设计

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入口延伸：5-10倍水力直径
- 让流速分布充分发展
- 避免入口效应

出口延伸：10-20倍水力直径
- 避免出口回流
- 确保边界条件准确

水力直径 Dh = 4A/P
- A：截面积
- P：湿周长

8.7.2 外流场设计

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物体前方：5-10倍特征尺寸
物体后方：10-20倍特征尺寸  
侧面距离：5-10倍特征尺寸

目的：
- 避免边界影响流场
- 确保远场边界条件准确

8.7.3 几何质量要求

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必须满足：
- [ ] 完全封闭，无泄漏
- [ ] 无自由边
- [ ] 无极小面（< 0.01mm²）
- [ ] 无尖锐角（添加小圆角）
- [ ] 尺寸跨度 < 1000:1

推荐：
- [ ] 圆角过渡代替尖角
- [ ] 简化不必要的细节
- [ ] 规则化几何形状

8.7.4 网格友好设计

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有利于网格：
✓ 规则几何
✓ 平滑过渡
✓ 合理的尺寸比例
✓ 圆角代替尖角

不利于网格：
✗ 极小的间隙
✗ 尖锐的角度
✗ 极小的特征
✗ 悬殊的尺寸差异

8.8 快捷键速查表

必记快捷键：

类别	功能	快捷键
草图	线条	L
	矩形	R
	圆形	C
	圆弧	A
	修剪	T
	草图模式	P
视图	适应窗口	F
	前视图	Ctrl+1
	顶视图	Ctrl+2
	右视图	Ctrl+3
	等轴测	Ctrl+4
显示	隐藏未选中	Ctrl+H
	显示全部	Ctrl+Shift+H
编辑	撤销	Ctrl+Z
	重做	Ctrl+Y
	保存	Ctrl+S
选择	选择工具	S
	移动工具	M

8.9 常见错误与解决方案

错误1：拉伸失败

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症状：点击草图后无法拉伸
原因：草图不封闭或有自相交
解决：
1. 检查草图是否完全封闭
2. 使用修剪工具清理
3. 删除重复的线段

错误2：布尔运算失败

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症状：合并/减法操作无效果
原因：
- 实体不相交
- 几何质量问题
- 共享拓扑冲突

解决：
1. 用透明模式检查相交
2. 使用修复工具
3. 解除共享拓扑
4. 使用隐藏方法重建

错误3：命名选择集消失

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症状：修改几何后命名不见了
原因：原来的面被删除或修改
解决：
1. 尽量在几何最终确定后命名
2. 或者修改后重新命名
3. 使用"选择问题"查找缺失的命名

错误4：网格划分失败

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症状：导入CFD软件后无法划分网格
原因：
- 几何不封闭
- 有极小面或尖锐角
- 存在间隙

解决：
1. 在SpaceClaim中使用"选择问题"
2. 添加圆角到尖锐边
3. 使用修复工具
4. 检查几何质量

8.10 学习资源和进阶

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#### 学习路线建议

阶段1：基础（已完成本笔记）

界面操作
草图工具
基本3D建模
流体域创建
命名规则

阶段2：进阶

复杂布尔运算
参数化建模
装配体建模
曲面建模

阶段3：专业

与CFD软件集成
网格质量优化
自动化脚本
特定行业应用

实践建议

从简单开始
- 直管 → 弯管 → T型管 → 复杂管网
模仿案例
- 找参考图纸
- 尝试重建
- 理解建模思路
总结模板
- 常用几何保存为模板
- 标准流道库
- 快速调用
注重细节
- 命名规范
- 文件组织
- 版本控制
持续学习
- 关注新功能
- 学习新技巧
- 交流经验
8.11 综合建模检查清单

建模完成后，逐项检查：

几何质量：
- 所有实体完全封闭
- 无自由边、极小面
- 无尖锐角（已添加圆角）
- 无重叠或间隙
- 尺寸比例合理（< 1000:1）
流体域要求：
- 入口/出口延伸充分
- 几何尺寸符合实际
- 简化了不必要的细节
- 保留了关键流动特征
命名和组织：
- 所有边界已命名
- 命名符合CFD规范
- 删除了辅助几何
- 实体有意义的名称
文件管理：
- 已保存为有意义的文件名
- 已备份原始文件
- 已导出为CFD兼容格式
- 文档记录关键参数
验证测试：
- 体积计算合理
- 测量关键尺寸正确
- 几何检查无问题
- 可以成功导入CFD软件
附录：快速参考卡片

建模流程速查

1\] 规划 ↓ \[2\] 草图绘制 ↓ \[3\] 拉伸成3D ↓ \[4\] 添加特征/细节 ↓ \[5\] 布尔运算（如需要） ↓ \[6\] 命名边界 ↓ \[7\] 检查质量 ↓ \[8\] 导出CFD ### 必记要点 - **共享拓扑**：使用隐藏避免意外合并 - **布尔减法**：外边界 - 障碍物 = 流体域 - **命名规范**：小写 + 下划线 + 描述性 - **几何检查**：封闭 + 无极小面 + 圆角 - **入口出口**：充分延伸（5-20倍直径） ### 故障排除速查 | 问题 | 检查项 | 解决方案 | | -------- | ---------- | ------------- | | 拉伸失败 | 草图封闭性 | 修剪清理 | | 布尔失败 | 相交关系 | 检查位置/修复 | | 命名消失 | 面是否存在 | 重新命名 | | 网格失败 | 几何质量 | 选择问题/修复 | | 实体合并 | 共享拓扑 | 使用隐藏 | ------ **版本信息**： - 笔记版本：v1.0 - 适用软件：SpaceClaim（ANSYS Discovery） - 目标用户：CFD初学者到中级用户 - 最后更新：2024 **反馈与改进**： 如果你在使用这份笔记的过程中发现任何问题、有改进建议或想分享你的经验，欢迎反馈！ 🚀 **祝学习顺利！**

SpaceClaim 流体域建模学习笔记