今宏电子期刊 - 第二十期—03 STAR-CCM 的高级后期处理功能（一）

 

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本期演示 STAR-CCM+的高级后期处理功能，并使用在教程火焰和烟向导：Steckler 室中创建的模拟文件。如果您的显卡不支持体积渲染，请为相关场景激活高级渲染功能。流程包括调节标量值，创建重采样体积衍生零部件，创建自定义颜色映射，调节照明，重新运行瞬态求解，以及使用求解记录模块捕捉瞬态结果。

模拟情景设置为一个房间内地面可燃物起火，烟气形成羽流并通过房门流出室外。FireAndSmokeWizardStecklerRoom_final.sim文件到 https://thesteveportal.plm.automation.siemens.com下载。

体积渲染的一个应用是可视化代表燃烧产物的标量数量分布。本案例将会渲染室内火焰燃烧产生的碳烟气量，预先定义碳烟密度函数，这样每一次迭代可以得到场内碳烟气量分布。模型中已经定义了一个碳烟密度场函数，调节一下单位。

• 选择工具 > 场函数 > 碳烟密度节点。

• 重命名节点碳烟密度 [mg/m3]。

• 将单位改为 mg/m3 。

• 打开场景 > 标量场景 1。

• 编辑标量场景 1 > 显示器 > 标量 1 > 标量场节点，函数设为碳烟密度，关闭剪切，自定义最大值和最小值分别为800和300，注意此节点下单位kg/m3是不正确的，实际上mg/m3。

要激活体积渲染，应创建重采样体积衍生零部件。体积重采样是一种计算成本相对较低的渲染体积的技术。该技术的关键元素是体元，即在三维空间内代表体积的像素。在用于创建重采样体积衍生零部件的对话框内，利用体元数预览可以决定如何平衡质量和计算成本。增加体元数量可以提高体积渲染效果，但要耗费更多时间。减少数量可以节省时间，但也会降低质量。推荐起始体元数在 100 万至 1000 万之间。

• 右键单击衍生零部件节点，并选择新建零部件 > 重采样体积...

• 输入零部件选择ROOM 和 FIRE，网格单元尺寸与体元之比1.0，预览结果，大约340万体元。

颜色映射将标量值映射至一组用于结果插值的颜色。此示例包括的颜色映射用两种方式使较大碳烟密度的体积更明显：

• 展开工具节点，然后右键单击颜色映射节点。在弹出菜单中选择新建。

• 单击每个控制点色谱下方，添加三个颜色控制点。

• 单击每个控制点色谱上方，从而添加两个不透明度控制点。

• 编辑标量场景 1 > 显示器 > 标量 1 > 颜色条节点，选择新创建的颜色映射，预览下效果。

• 右键单击标量场景 1 > 显示器 > 标量 1 节点，零部件仅选择重采样体积标量 1 

•  标量场节点选择碳烟密度 [mg/m3] > 色条节点，并将颜色映射设置为刚刚定义的颜色映射

• 选择重采样体积标量 1 > 体积渲染设置节点，照明模式改为局部照明，质量为0.8.

设置时间步长0.1s，共计算25s。根据新建瞬态分析，您希望获得碳烟云随时间发展的动画。为了生成动画的输入帧，应创建求解历史文件，并用其按指定时间间隔储存选定求解数据。

• 右键单击求解历史节点，然后选择新建...，输入 FireAndSmokeResampledData.simh 作为求解历史文件的名称，并单击保存。

• 选择求解历史 > FireAndSmokeResampledData 节点，并将标量函数设置为密度、被动标量和碳烟密度 [mg/m3]。

• 选择求解历史 > FireAndSmokeResampledData > 更新节点，然后将触发器设置为时间步。选择更新 > 时间步频率节点，并确保频率设置为 1。

• 选择求解视图 > FireAndSmokeResampledData > 动画节点，并将动画模式设置为求解时间。

• 单击浏览器窗格内的场景/绘图选项卡。

• 选择标量场景 1 > 特征 > 场景动画节点，然后将目标帧率 (fps) 设置为 10。

• 顶部菜单栏中点击写入动画按钮，动画长度25s，帧数10，其他保持默认，点击保存。