Star CCM+中文教程下载

本案例将展示如何使用SATR-CCM+的高级渲染功能,对油箱晃荡进行逼真的后处理。STAR-CCM+中的高级渲染功能是基于光线追踪的技术,它是通过像素跟踪光的路径并模拟其对其它对象的影响。因此,为了获得更好的视觉效果,首先需要检查场景中物体的“可见度”和曝光度。


我们从油箱晃荡仿真中的一个时间点开始设置. 由于油箱是封闭空间,我们需要使用裁剪平面来观察油箱内部,并使光线打到油液表面。所以在显示场景中,激活裁剪平面选项。


Star CCM+中文教程下载的图1


在显示场景的属性窗口中激活高级渲染功能,并且设置渲染属性>质量为0.1,先设置比较小的值,场景显示的质量比较低,但是调试起来会非常快速,当所有场景完全设置好之后,在重新把这个值调整到0.4或0.5,来获取高质量渲染图片。


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为了执行光线跟踪,需要在场景的每个显示器上选择“高级渲染效果”>“启用阴影”选项。从同一面板中选择选项“投射效果”可在一个显示器的其余部分上渲染这个显示器的阴影效果,使从某个对象追踪到的光线和阴影会影响其余的环境(即在半透明的金属表面上看到液体表面的反射) 。


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此案例展示的晃荡场景由3个显示器组成:

1) 几何显示器: 油箱几何

此显示器中仅包含油箱几何; 在属性中颜色模式选择恒定,我们可以在预设的颜色库中选择适合油箱的颜色然后,我们可以选择“高级渲染材料”>“金属”,这可以体现出金属材料对光线吸收/反射/折射效果。


Star CCM+中文教程下载的图6


2) 几何显示器: 油液自由界面

该显示器将液体的自由表面作为输入对象(液体体积分数的等值面= 0.5的衍生表面),并设置:
- 颜色模式选择恒定;
- “高级渲染材料”面板设置为“水/玻璃”,适用于液体或呈现一定程度反射和折射光线的表面。


Star CCM+中文教程下载的图7


3) 几何显示器: 封闭截面

此时我们已经有了一个不错的渲染图像,但是我们无法感觉到自由表面以下存在液体。我们可以使用一些变通办法来使其可见。在此场景中,使用了由阈值部分(液体的体积分数> 0.5)创建的与剪切平面重合的平面截面:
- 截面颜色的设置与2)中自由液面的设置方法相同;
- 手动指定吸收/反射/折射系数的值,分别为[0.85,0.0,0.15];
- 不透明度设置为<1;这个值可以根据所使用的吸收系数来控制平面的亮度。


Star CCM+中文教程下载的图8


这种显示方法,自由液面和截面的形状会受单元形状的影响,影响图片的显示质量。为了解决这个问题,我们使用体积重采样来代替此处的自由液面和截面。把创建的采样体积作为标量显示器的部件输入,液体的体积分数裁剪区间[0.5,1.0] ,通过用户自定义彩色图给显示器施加一个合适的颜色。


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将设置好的显示场景,以图片的方式每一个时间步保存一次,直到仿真计算完毕,即可记录油箱晃荡中内部流体的运动状态

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