STAR_CCM+_使用手册

STAR-CCM+基础培训所属：CDAJCHINA更新日期：08-06-25目录Chap.1:STAR-CCM+简介Chap.2:STAR-CCM+网格功能Chap.3:STAR-CCM+计算设定Chap.4:STAR-CCM+后处理Chap.5:一个简单的例子Chap.6:附录Chap1.STAR-CCM+简介1.1STAR-CCM+是什么?1.2STAR-CCM+求解问题的过程.1.3STAR-CCM+的工作界面.1.4现有的网格功能.1.5现有的物理模型.1.1STAR-CCM+是什么?STAR-CCM+由CD-adapco公司开发，是“下一代的CFD解决方案”强大的网格能力：从面网格（Surfacewrapper）到体网格。先进的物理模型:包括层流，湍流，多相流，气穴，辐射，燃烧，边界层转戾，高马赫流，共轭热传导等等，以及新的热交换器和风扇模型。多面体网格：较少的内存和更快的求解速度。强大的可视化：:分析过程中的动态显示。可信赖的结果:STAR-CCM+solver的稳健性网格兼容性:STAR-CD,ICEM,GridGen,Gambit十亿以上的网格处理能力:诞生之初，STAR-CCM+就专门为处理大规模网格而设计。.STAR-CCM+makestheTourdeFrancelessofaDrag1.2STAR-CCM+求解问题的过程准备网格选择物理模型输入模型设定边界条件设定初始条件运算后处理1.3STAR-CCM+的工作界面STAR-CCM+的工作界面(workspace)如下:1.4网格功能(Version3.02.006)和其他网格生成软件的协调性可以输入来自以下网格:pro-STARGridgenFluentGambitSTAR-CDICEM可以输出到pro-STAR进行后处理面网格面网格工具:SurfaceremesherSurfacewrapperHolefillerEdgezipper网格编译特征线提取和编辑工具体网格3种体网格模型:tetrahedralpolyhedralTrimmedMeshextruder边界层网格模型：prismlayer精细网格调节：Volumesources全局或局部参数设置网格演化Transform–缩放,平移和旋转对边界（boundaries）和区域（regions）的分裂和合并创建，删除和融合交界面（interfaces）融合内部边界将3维网格转化为2维表面几何输入可以导入的面网格或几何:.dbs-pro-STARsurfacedatabasemeshfile.inp-pro-STARcell/vertexshellinputfile.nas-NASTRANshellfile.pat-PATRANshellfile.stl-Stereolithographyfile.step/stp–STEPSfile.iges/igs–IGESfile1.5现有的物理模型(Version3.02.006)流动和能量无粘，层流，湍流。气体，液体，固体和多孔介质。共轭传热自由表面(VOF)]多相流（欧拉、拉格朗日）空化(cavitation)辐射类型的热交换FAN性能曲线修正的动量源项。基本模型空间二维l轴对称三维时间稳态显式非稳态隐式非稳态运动运动参照系模型#刚体运动模型Es-turbo辐射Surface-to-surfaceParticipatingMediaRadiation(DO)SolarRadiation湍流Spallart-AllmarasK-EpsilonK-Omega雷诺应力输运方程DES/LES壁面处理(Lowy+,Highy+,Ally+)壁面距离(Exact,Approximate)边界层转戾（prescriptiveboundary-layertransition）燃烧EddyBreakUp(EBU)PremixedEddyBreak-up(PEBU)HomogeneousReactorPresumedProbabilityDensityFunction(PPDF),adiabaticandnon-adiabatiCoherentCoherentFlameModel（CFM）Partially-premixedCoherentFlameModel(PCFM)Chap.2.STAR-CCM+网格功能2.1面网格2.1.1SurfaceWrapper2.1.2SurfaceRemesher2.1.3特征线2.1.4修补工具（holefiller,edgezipper)2.1.5面网格检查和编译2.1.6创建简单几何2.2体网格2.2.1Polyhedralmesher2.2.2Tetrahedralmesher2.2.3Trimmer2.2.4Extrudermesher2.2.5prsimlayermesher2.2.6体网格检查2.4模型的演化2.5界面的处理2.1.1surfacewrapper在导入的CAD数据质量较差时,例如存在:洞和缝隙;错配的边;多重边(multipleedges);折叠尖角(sharpanglefolds);很差的三角形状(如needlescells);交叉(selfintersection);非流形拓扑结构(non-manifoldtopology)时,surfacewrapper可以用来提供一个封闭，流形，非交叉的表面。包括：封闭洞(holes),缝隙(gaps)和错配的面(mismatches);去掉双重面(doublesurfaces),除去不需要的内部几何特征;简化表面,除去不必要的细节;提供基于曲率(curvature),临近率(proximity)以及对独立表面的细化2.1.1.1surfacewrapper包面效果surfacewrapper提供了一些选项来控制包面的效果，如下图所示：LargestinternalexternalSeedpointNthlargest2.1.1.2surfacewrapper结果示例(1/2)Surfacewrapper2.1.1.2surfacewrapper结果示例(2/2)Surfacewrapper2.1.2surfaceremeshersurfaceremesher用来对已有的表面进行再次三角化,以便提高表面三角形质量,为生成体网格做准备.Remeshing的效果主要取决你设定的目标尺度,同时可以提供基于表面曲率(curvature),临近率(proximity)的细化.在每个边界(boundary),可以设定不同的目标尺度,进行局部控制.也可以针对某个边界取消remesher,以便保留原始网格.2.1.2.1Surfaceremesher结果示例Surfaceremesher2.1.3特征线为了抓住想要的几何特征,得到高质量的网格(无论是面网格还是体网格),有必要定义特征线.所有定义为特征线的边(edge),将会在meshing过程中保留.此外,在进行表面修理时(例如补洞,缝合边),也需要事先定义特征线.2.1.3.1创建特征线STAR-CCM+里,可以创建下面亓种特征线:sharpedges–创建基于锐边角度值(Sharpedgeanglevalue)的特征线(缺省值为31度);freeedges–将所有的自由边定义为特征线;non-manifoldedges–将所有的非manifold边定义为特征线;patchperimeters–将patch的周围定义为特征线boundaryperimeters–将边界的周围定义为特征线2.1.3.2增加特征线特征线可以按照如下方式手动添加2.1.3.3编辑特征线可以对特征线进行编辑(重新分组或删除)2.1.4.面的修补STAR-CCM+里可以利用特征线对表面进行修补.补洞(holefiller)缝合边(edgezipper)2.1.4.1补洞(holefiller)2.1.4.2缝合边(zippingedge)2.1.5面网格检查和编译STARCCM+可以对面网格进行检查和编译，提高网格质量。网格质量检查及显示手动修补网格自动修补网格2.1.5.1网格检查2.1.5.2手动修补DeleteSelectedFacesCreateFacesfromSelectedVerticesCollapseSelectedVerticesSplitSelectedEdgeSwapSelectedEdgeSmoothSelectedVerticesFillHolesusingSelectedEdgesZipSelectedEdgesRemeshSelectedFacesAutorepairesurface2.1.5.3自动修补BeforeAtuo-repair2.1.5.3自动修补AfterAtuo-repair2.1.6创建简单几何创建简单的计算区域方形（block）圆柱或圆锥(cylinder/cone)球体(sphere)2.2体网格STAR-CCM+有三种体网格模型:tetrahedralmesherpolyhedralmeshertrimmer对以上3种网格模型,都可以同时使用prismlayermesher,以便在近壁区域产生棱柱状边界层网格.使用volumesource(包括长方体,球体,圆柱体,圆锥体)可以对网格密度进行控制当解析结果存在时,生成新的网格后,解析结果会自动映射到新的网格上.可以根据需要对网格进行拉伸（extruder）2.2.1polyhedralmesh使用polyhedralmesher产生的网格如下:2.2.2tetrahedralmesh使用tetrahedralmesher产生的网格如下:2.2.3Trimmedmesh使用trimmer产生的网格如下:2.2.4Extrudermesher使用Extruder产生的网格如下:2.2.4prismlayermesh边界层网格有如下控制参量:边界层层数;边界层厚度;边界层分布(三种方法任选其一):stretchingfactornearwallthicknessthicknessratioStretchingfactor:相邻两层厚度之比Nearwallthickness:最靠近壁面那一层的厚度Thicknessratio:最外层和最内层厚度之比2.2.5网格检查和编辑未封闭单元（unclosedcell）;错配的单元和节点（invalidcell/vertex）;零面积单元（zeroareafaces）;and零体积或负体积单元（zeroornegativevolumecells）2.2.5.1网格检查2.3模型的演化2.3.1三维网格转化二维网格2.3.2区域(region)的演化2.3.3边界(boundary)的演化2.3.1:三维网格转化二维导入三维网格后,任何位于Z=0平面的边界(boundary)都可以被抽取出来,然后作为二维网格来计算.2.3.2区域(region)的演化缩放平移旋转分割合并2.3.3边界的演化合并融合分割投射2.4界面(interface)的处理界面(Interfaces)可以由现存的边界(boundary)创建:由两条边界创建一个界面将一条边界转化为界面界面可以用来:创建baffle或porousbaffles;创建周期性边界将两块同一类型或不同类型的区域连接起来.界面的类型见附录2.4.1由两条边界创建交界面选择两条需要定义为界面的边界,可以创建一个交界面.然后在Interfaces节点上会出现一个新的界面名称.在Interfaces下会出现一个新的节点.2.4.2将一条边界转化为交界面将一