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STAR2013中国用户大会论文集Starccm+的初次应用高斌马冬梅周妍柳杨（上海船舶研究设计院，上海，201312）31839388-7103摘要：我们已经有了多个CFD软件的使用经验，但是我们依然觉得用过的软件不满足我们的要求，因此我们对STARCCM+进行了解和接触。我们了解到该软件简单易用，而且计算精度比较高，因此确定其为重点的试用对象。通过试用，计算了多个船型后，我们认为基本上达到了要求。0前言在船舶CFD应用领域，专业的CFD软件有SHIPFLOW等，通用的有FLUENT和starccm+等。在国内用的比较多的是shipflow和fluent，但是国外对STARCCM＋的应用也非常广泛。我们对SHIPFLOW软件和FLUENT软件都比较熟悉，但是STARCCM＋这个软件如何呢？为什么国外的应用也比较广泛呢？对此我们对该软件进行了了解。首先我们觉得这个软件是容易使用和专业船用CFD软件shipflow一样方便，其次该软件具有通用流体软件可以解决各种复杂问题的能力。因此我们通过和starcmm＋公司联系，对软件进行了深入的了解，并且对软件进行了试用。通过深入了解我们觉得该软件有专业CFD软件的简单易用，同时又有通用流体软件解决复杂问题的能力。在船舶流体力学领域有专业的COMMET软件，该软件被STARCCM+收购，这就为STARCCM+在船用流体力学领域的计算能力打下了非常良好的基础。CFD的前处理方面，其针对复杂问题的图形处理能力强，典型的结构是汽车发动机再加管系等（如图1），里面既有非常小的构件又有非常大的构件，各种构件的形状复杂，这么复杂的形状使用其他一些CFD软件可能是并不容易解决的，但是使用STARCCM+可以轻松解决这些复杂问题。在后处理方面，STARCCM+的功能也非常强大，可以方便的处理各种情况以及各种结果。当我们了解到这些优点后，我们和CD-adapco公司联系并积极申请试用。试用的结果让我们比较满意，我们将围绕试用情况进行展开，并根据实际情况略微提及前面所了解到的一些优点。1试用starccm+我们选择一些我们公司已经做过试验的一些船舶对starccm+进行了试用，下面我们将根据操作步骤进行描述。STAR2013中国用户大会论文集图1intakemanifold的形状1.1输入模型及修改我们输入的模型时船体外壳，输入外壳比较容易。输入的数据格式有iges，step，pro/engineer的prt和asm格式，有prostar的dbs格式，有nastran和patran的nas、pat和dat等格式，有parasolid的x_t和x_b格式，有catia的exp等格式，有solidworks的sldasm和solidprt等格式，ug的prt格式等。数据格式比较丰富，涵盖了各个专业的专业图形软件格式，比较方便。我们船体的线型一般做成iges，step，x_t等格式，然后输入到STARCCM+软件中。我们导入的一个船体线型见图2。导入之后，图形上面可能有些缺陷，那么里面有功能可以比较方便的修改这些缺陷。这些功能比较强大，但是目前我们试用时并不涉及这方面太多的功能。使用其中的部分功能我们大致能修改这些缺陷。图2导入的船体形状STAR2013中国用户大会论文集1.2建立计算域建立计算域比较简单。同其他CFD软件一样，确定下计算域的大小，并对边界进行分类。图3建立计算域后的形状1.3确定网格网格的划分相对其他软件来说比较简单，只需要确定每个面上网格的基本大小，以及大网格和小网格的大致尺寸，就可以在该面上自动形成网格，根据各个面上的网格，自动比较光滑过度得形成体网格。这是其网格划分的优势所在，并不需要过多的人工参与。另外一个方便的地方是，该网格的定义模式可以和模型的尺寸脱离关系，当模型的尺寸变化时，依旧可以定义同样的网格尺寸，而如果定义同样的尺寸的话，通过宏命令或者其他方式可以方便的移植到其他船的模型上。因此，STARCCM+的网格划分是非常容易的。另外，针对关键位置，该软件可以非常方便的进行局部加密，这使得网格划分变得既方便又灵活。图4为图3的基础上进行网格划分得到的网格图形。简单易用体现在建模容易、网格自动化、后处理方便等方面。STAR2013中国用户大会论文集图4网格划分后结果1.4确定边界条件和计算模型的主要参数确定边界条件和计算模型的主要参数在其他CFD软件中都比较方便。在STARCCM+软件里，这种设置也非常方便。这里就不再描述。1.5模型计算网格划分好了以后，计算模型也设置完毕，那么就可以开始计算了。计算过程中我们可以看残值（见图5），看阻力（见图6）或者阻力系数，看波形（见图7）等。这些都比较方便。图5残值图STAR2013中国用户大会论文集图6阻力的收敛过程图7在计算过程中观察到的某个时间段的波形1.6计算稳定性计算稳定性是一个比较重要的指标，我们做过一些测试，也在计算过程中出现了一些差错，我们调整过计算步长，也调整过网格，我们发现即使前面计算在模型或者设置条件有误的情况下，重新调整到准确的设置时，计算结果和一开始就准确的计算结果比，没多大差别。1.7计算准确性我们目前计算了十多条船，表1列举的是其中几条船。从表1可以看出计算值和实验值是非常接近的，其误差可以控制在2%之内。表1中有2个船的数据超过的2%的误差，这首先是由于我们刚开始试用，一些小的细节问题没掌握，其次实验结果也有偏向，其中第二项的误差达到了3.5%是非常大的误差了，但是我们调查过，该实验室有偏向，同其他实验室相比，该实验室会有大3%的例子存在。因此总体来说，我们认为在没有太多计算经验时，对新软件不是非常熟悉时，初期的计算精度能到达2%以内可以是个比较好的结果了。我们也将其中2条船的波形和专业CFD软件的波形图进行了比较，图8和图9时36k的波形比较，图10和图11是84k的波形比较。可以看出两个CFD软件所模拟的波形上有共同之处，由此我们认为STARCCM+在波形上有和专业CFD软件一样的表达能力，特别是在首尾细节处也可比较好的表达波形的形状（见图12）。STAR2013中国用户大会论文集表1：几条船的实验结果和计算结果比较ShipTestCalcError320k3.7193.636-0.022308k3.8133.680-0.03528k3.7113.675-0.01036k3.6203.6300.00384k3.7603.7800.005图8：专业软件计算的36k波形图图9：STARCCM+计算的36k波形图STAR2013中国用户大会论文集图10：专业软件计算的84k波形图图11：STARCCM+计算的84k波形图图12：某快速船的首部波形图和实验观察现象比较吻合STAR2013中国用户大会论文集2结论通过对STARCCM+的使用，我们觉得和之前了解到的情况比较吻合。其优点是方便易用，计算精度也不错，计算过程也非常稳定。这是我们对该软件在使用时间并不长的情况下，所得到的一些初步浅显的结论，随着使用时间的增长，随着对该软件研究的深入，我们将提供更翔实的，更专业的研究报告，奉献给大家，供各位专家指正。