同一份仿真结果，别人的云图能进汇报PPT，你的只能自己看

颜色条、灯光、导出方式——这三件事决定了你的仿真成果能不能被看见。

算得准是一回事，讲得清是另一回事。多少仿真工程师卡在汇报环节：云图一团糊、颜色条看不出梯度、领导问「这里到底多少度」答不上来，客户电脑没装软件结果根本打不开。

这篇整理自 STAR-CCM+ 零基础到就业（西门子 Professional 认证指定教程）第二阶段主题 5「高级数据分析技术」第一讲——颜色条理论与灯光渲染。全是能当天用上的操作。

图1　体积渲染 + 环境映射背景：直升机旋翼流场（课程演示效果）

一、数据分析的三层工具

① 报告 Report（连着监测器和绘图）

报告分 3 类：特定量（力、质量、流量）、基于数据统计（最大值、平均值、积分）、系统内部变量（内存、计算时间）。

基于报告可以创建监测器和绘图——绘图就是用来判断整个计算过程是否收敛的。

② 场景 Scene

用来显示云图，包括几何场景、网格场景、标量图场景、向量图场景，以及联合场景——在一个建好的场景里加入多个显示器，同时显示几何、网格、标量、向量。

③ 衍生体 Derived Part ★

只用来查看仿真内部结果，创建后不影响计算过程和计算结果。最常用的 5 类：

点　显示某一点的压力、流速

平面　创建截面，看截面的温度、速度分布

等值面　显示"值等于某个定值"的面，比如小船航行时水相 50% 的那个面

流线　直观显示流场走向

阈值　把温度 > 500 K 的区域全部显示出来，可设大于、小于或介于某区间

图2　衍生体 5 类：点、平面、等值面、流线、阈值，只影响显示不影响计算

二、结果导出：第二种方式是汇报神器

方式 ①｜图片（硬拷贝 Hardcopy）

在场景绘图上右键 → 硬拷贝，可导出 JPG 或 PNG。图片大小、分辨率、清晰度都能调，最高支持 8K 超高清。电脑配置一般就选常用分辨率，清晰度会差一些。

方式 ②｜3D 可视化文件（.scn 场景文件）★

本地打开：STAR-CCM+ 自带一个浏览器Viewer，体积小、打开快，能旋转、缩放、平移，鼠标操作和软件里完全一致，还有摄像机按钮可以把当前视角存成图片。

→ 仿真文件通常非常大，用它看结果又慢又要额外操作；导出 .scn 后用 Viewer 看，一点都不卡。

在线打开：客户或会议室电脑没装STAR-CCM+时，把 .scn 传到在线网站就能打开，操作和 Viewer 一样——旋转、放大、平移、存图都行。只要对方能联网，就能看你的三维结果。

图3　在线打开 .scn：对方没装 STAR-CCM+ 也能旋转查看三维结果

图4　硬拷贝导出：JPG/PNG，分辨率最高可选 8K 超高清

三、数据分析到底为了什么

仿真数据非常庞大——每个节点都有压力、速度、温度。数据分析的目的就是把数据转换成信息：方法是检查、清理、转换、建模；得到的信息用来发现规律、可视化展示、解释现象。

数据分析的 4 个最终目标

1　沟通、记录，并保存仿真成果

2　基于仿真结果提出结论与产品优化建议

3　为工程设计或优化决策提供支撑

4　最大化工程收益（例如目标是节能减排，就通过仿真把它实现）

一句话总结：根据你的研究目标，对仿真结果做定制化处理。你想看温度，就把温度信息提取出来给人看——而不是把整个 case 文件甩过去。

四、颜色条理论：云图好不好读，全看它

颜色条也叫 color map（颜色地图）。STAR-CCM+ 内置 30 多种配色方案，也支持完全自定义，还能导入导出。

4.1 色彩空间：一个颜色由什么决定

RGB

红、绿、蓝三色组合可实现任意颜色。它是一个笛卡尔（直角）坐标系，三个顶点分别是红、绿、蓝，每个分量取值范围 0 ~ 255。

HSV（同样常用）

H 色相　颜色的种类，取值 0 ~ 360°（一个圆环，转一圈遍历所有颜色）

S 饱和度　颜色的鲜艳程度，取值 0 ~ 100（越往上越鲜艳）

V 明度　明暗程度，取值 0 ~ 100（100 最亮、几乎全透过去；0 全黑）

图5　HSV 色彩空间：色相 0~360°、饱和度 0~100、明度 0~100

4.2 内置颜色条的 4 大类

① 感知型　简化数据理解，贴合人眼认知　红=高压区/高值，蓝=低压区/低值 → 最常用

② 发散型　突出数据大小的差异　中间几乎透明，只强调最大最小值，忽略中间

③ 高冲击型　强化美学效果来提升显示

④ 专业型　标准化的数据分析，符合行业规范

图6　30 多种内置配色方案，按感知型/发散型/高冲击型/专业型分类

★ 量程决定你看到什么

同一片流场，换颜色条量程，看到的东西完全不同：

· 发散度大、量程宽的颜色条 → 最小值到最大值范围大，能从整体、宏观上显示压力分布，高压区低压区一目了然

· 量程窄、差别小的颜色条 → 能把流场变化的细微区别、局部压力差异显示出来

先看整体用宽量程，查局部细节用窄量程——这是云图的基本功。

4.3 四个直接抄的推荐

彩虹（默认）　蓝 → 红。视觉冲击力强、符合行业认知，做报告、做汇报优先选它——红表示高值、蓝表示低值是行业通用规范。

灰度　报告要黑白印刷/黑白打印时优先用它，打出来更直观。

修改的彩虹（主红色）精准强调关键区域，把高压区做了加强。

带云图线的灰度　兼顾定量精度与边界识别，能把压力等值线全部显示出来。

图7　彩虹 / 灰度 / 修改的彩虹 / 带云图线灰度，四种常用配色对比

4.4 自定义颜色条：两排点，各管一件事

点颜色条右边的三个点 → 编辑副本，先命名，然后：

· 上排的点＝调不透明度　把某个点调成 0，那段颜色就不显示了 → 可以用来隐藏某个区间的数据（比如把蓝色段全调 0，只显示高温区）

· 下排的点＝调颜色　改初始值和最终值的颜色

· 还能插入颜色点（比如 0.25 / 0.5 / 0.75），每个插入点单独改色

· 改完可以通过 工具 → 色图 找到这个颜色条导出，之后也能导入复用

图8　自定义颜色条：上排点调不透明度，下排点调颜色

4.5 颜色条属性：常用就这四件事

属性　→　作用与建议

层数　颜色条分成多少层。越多过渡越平缓、显示越好：调成 10 层会有大片区域显示不出来，调到 300 层过渡非常好 → 建议调高

标签数　最多 10 个，适当加多刻度更清楚

标签样式　控制小数点后位数，把 5 改成 1，数字立刻清爽

字体　改成汇报模板用的字体

反转　最小值和最大值对调（蓝最小 ↔ 红最小），有时很有用

缩放模式　对数 / 线性——数值范围比较大时选对数

其余　宽度、背景色、阴影、文本位置（前/后）、高度、标题高度、标记高度、位置（水平/垂直）、文本颜色、不透明度、跃升方式

图9　层数对比：10 层大片区域显示不出来，300 层过渡非常平滑

五、灯光渲染：从「能看」到「专业」

5.1 两种光照模式，按用途选

顶点光照

基于模型顶点对光照做插值。快，效果也还行。

适用：整机全尺寸仿真、多工况对比、快速出图，也就是前期自己摸底的阶段。

像素光照

基于像素级做光照的精准计算，效果肯定更好，对复杂模型好很多。

适用：成果报告、学术汇报、静态效果图，用来提升画面的精细度和专业度。

建议工作流：前期用顶点光照跑得快，出报告/出图时再切像素光照。

图10　顶点光照 vs 像素光照：简单模型差别不大，复杂模型差很多

5.2 灯光 4 参数（软件默认布了 4 个灯）

参数　→　说明

光照强度　光有多强。设 1 更强，0.6 稍弱

方位角　相对原点坐标系的位置。改成 50 就从不同角度照射

仰角（高度）　照射的朝向角度。默认某个灯是方位角 45°、高度 45°

光照颜色　默认白光，可改红光、绿光等；启用开关可关掉某个灯（关掉后就没阴影了，效果变差）。也可以新增灯

图11　照明设置：强度、方位角、仰角、颜色，默认布置 4 个灯

5.3 表面光照 4 参数（选中表面 → Lighting）

参数　→　效果

环境光　模型表面的基础背景光强度，数值越高越亮

漫反射　表面对光源的漫反射强度。调成 0 就完全不反射光了

镜面反射　表面对高光的反射强度（像镜子一样）。调成 0 就没有镜子效果

镜面反射强度　高光区域的大小和集中程度。调得越小，发光的区域反而越大

图12　表面光照：环境光 / 漫反射 / 镜面反射 / 镜面反射强度

光照一共只在 3 处设置：① 照明模式（顶点 / 像素）　② 灯的位置、强度、颜色（可新增）　③ 表面的光照属性。把这三处调好，效果就会非常逼真。

六、另外两招：环境映射背景 + 视角储存

① 背景图 → 环境映射

背景色默认是实心的，可以改成环境映射，软件内置了很多场景可选，还能设置旋转（调高度、调角度）。前面那个「直升机放在天空云彩里」的效果，就是靠背景图调整做出来的。

② 视角储存与恢复

觉得当前视角好，就储存视角；之后不管模型被转到什么地方，点恢复视角就能回到储存的位置。标量图、几何都适用同一个储存的视角——做多工况对比图时特别省事。

图13　背景色改为环境映射：内置多种场景，可调旋转、高度与角度

✅ 高级渲染速查

1. 三层工具：报告（3 类）+ 监测器 + 绘图看收敛；场景（几何/网格/标量/向量/联合）；衍生体只影响显示不影响计算（点/平面/等值面/流线/阈值）

2. 导出：硬拷贝出 JPG/PNG（最高 8K）；.scn 场景文件可用本地 Viewer 或在线网站打开，客户没装软件也能看

3. 色彩空间：RGB 0~255；HSV = 色相 0~360° / 饱和度 0~100 / 明度 0~100

4. 颜色条 4 类：感知型（最常用）· 发散型 · 高冲击型 · 专业型；宽量程看整体，窄量程看局部

5. 直接抄：汇报用彩虹，黑白打印用灰度，强调关键区用修改彩虹，要定量+边界用带云图线灰度

6. 自定义：上排点调不透明度（0 = 隐藏该段数据），下排点调颜色；工具→色图 可导入导出

7. 属性四件事：层数调高、标签数调多、小数位改小、换字体；范围大时缩放模式选对数

8. 光照：前期顶点光照，出图切像素光照；灯 4 参数 + 表面 4 参数，一共 3 处设置

9. 加分项：环境映射背景 + 视角储存恢复

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