star-cd简介

STAR-CD采用基于完全非结构化网格和有限体积方法的核心解算器，具有丰富的物理模型、最少的内存占用、良好的稳定性、易用性、收敛性和众多的二次开发接口。CD-adapco集团公司与全球许多著名的高等院校、科研机构、大型跨国公司合作，不断丰富和完善STAR-CD的各种功能，例如先进的燃烧模型，湍流模型和气动声学等，其中自适应运动网格，流体/固体相互作用，HCCI燃烧模型已经出现在STAR-CD的最新版本中，提供给广大客户使用。STAR-CD独特的全自动六面体/四面体非结构化网格技术，满足了用户对复杂网格处理的需求，因此它首先在汽车/内燃机领域获得了成功，并迅速扩展到航空、航天、核工程、电力、电子、石油、化工、造船、家用电器、铁路、水利、建筑、环境等几乎所有重要的工业和研究领域，在全世界拥有数千用户。STAR-CD功能介绍用户界面及前后处理STAR-CD使用的前后处理软件包称为PROSTAR，核心解算器称为STAR。PROSTAR集成了建模、求解与后处理所必需的各种工具。其面向过程的、易用的GUI和计算导航器NAVCenter对各种流动都是强大而又方便的工具。它让即使是新用户也能够很容易的解算复杂问题。PROSTAR主要完成以下功能：几何/网格读入，数据修改。网格生成。设定边界条件。设定工质物性。设定计算内容（多相流，化学反应）。设定控制参数（格式，时间，输入输出参数）。计算过程监控。计算结果后处理。PROSTAR具有如下特点：包括所有解算步骤的计算导航器NAVCENTER。菜单驱动与命令驱动的双重输入方法。可以选择新手或专家模式，同时有在线错误跟踪、警告及帮助功能。用户自定义面板能使用户优化后处理及定制自己喜欢的PROSTAR的外观适应性很宽的网格生成工具，包括嵌入式加密和随问题复杂性不同的自动化生成技术。提供工业标准STL、IGES与VDA格式的表面数据输入接口，可以读入CATIA，UG，PRO/E，SOLIDWORKS的输出结果。提供对如下专用CAE软件的接：ICEMCFD、GRID3D、MSC/NASTRAN、ANSYS、I-DEAS。提供与其他一些后处理系统ICEMVISUAL3、ENSIGHT、FIELDVIEW接口。适于CFD需要的快速有效的网格与结果的显示技术，硬件相关的三维图形相容加速性。众多的图形显示方法包括矢量、等值线、等值面、X－Y图形、静动态粒子轨迹、外部计算结果数据导入导出及表面渲染等。任意横截面的结果显示及任意网格与表面上结果的图形表示。描述动态结果的动画控制。计算中随时调控收敛情况的驾驭功能。适用于大容量网格的，最大限度利用内存的计算机动态内存技术。增强的表输入功能，清晰明了的文件系统。几何模型STAR-CD可以生成和使用任意可以想象形状的贴体网格，如六面体、四面体、棱柱体、金字塔形甚至多面体网格。网格单元与任意的交界面技术和局部加密技术相结合可以产生非连续的、完全非结构化网格。利用自动网格生成器例如：PRO-AM，即可快速生成完全非结构化网格。这意味着使用STAR-CD没有任何几何限制。无论多么复杂的几何形状，用户都可以在最短的时间内灵活生成最佳的网格，并用它获得可靠而又精确的结果。STAR-CD不仅具有GUI的、面向多块网格的生成工具与强大的非结构化六面体网格生成能力，也可以直接从CAD软件（IGES、VDA与STL）中转换数据，从而完全免除了设计人员建立CFD计算模型的辛劳。STAR-CD的全方位的几何处理能力包括：由六面体、四面体、多棱柱、多面体及其任意组合构成的适用于任意几何的、高度灵活的非结构化网格技术。任意网格相交的不连续网格连接技术(COUPLE)。嵌入式网格加密用来增强局部的网格分辨力和适应性误差控制；适应性加密使得用户对于任何网格拓扑进行基于物理参数的适应性局部加密。运动网格技术（包括网格的动态分离与/连接，增加/删除，平移/旋转，拉伸/压缩）解决内燃机活塞/气门运动，旋转机械，变容积计算，车辆交汇等动边界问题。对于复杂非预设的网格运动，STAR-CD也具有强大的处理能力，可以用来求解武器发射，物体分离等物理问题。边界条件STAR-CD提供多种计算边界条件：进口条件INLET出口条件OUTLET压力条件PRESSURE驻点条件STAGNATION周期性条件CYCLIC对称条件SYMMETRY自由流无反射条件FREE-STREAMTRANSMISSIVEBOUNDARY动态波动无反射条件TRANSIENT-WAVETRANSMISSIVEBOUNDARY动态附着条件ATTACHMENT壁面边界条件WALL平板边界条件BAFFLE物理模型与许多其他CFD软件不同，STAR-CD是一个单一的高度集成化的软件包。它将在各种网格类型(六面体、四面体与混合体)上解算的各种物理模型融于一体。同时它对不同类型的应用提供经过裁剪的解算过程。STAR-CD包含了不断更新与扩展的各种最新物理模型，非凡的灵活性及众多的用户程序接口。它的流动模化能力如下：定常与非定常流动层流与湍流（最新的湍流模型）不可压流与可压缩流（包括跨音与超音）对流、传导与辐射传热（包括固体内导热、太阳辐射、透明固体辐射及可穿透介质中辐射的传播）传质化学反应（包括气体、液体与固体燃料燃烧）分布式阻力（多孔介质与热交换器）多流体流动欧拉及拉格朗日多相流（稀密相气固、气液、固液、液液系统）自由表面流动物理模型的特点MRRF（多重旋转参照体系）STAR-CD中MRRF技术能快速求解定常状态的旋转机械问题。例如：风扇、泵与多级轴流式压气机。无论静叶与动叶的数目是否相同，都可以通过使用周期性流动边界条件把模型简化成单个动静叶通道，从而大大缩短计算时间。自由表面流动（FreeSurface）STAR-CD先进的自由表面流动解算器和表面张力模型能够求解结构化与非结构化网格的自由表面问题。采用有效的子迭代时间步格式，可以快速进行复杂的全三维应用项目的求解。相间界面的拓扑结构可以是未知的。例如船舶设计中波与船身的相互作用，气液交界面的形状可以作为解的一部分求解出来。此外，提供了两种空化模型用来求解流动的空化现象。同时采用了高阶的差分格式，提高空化中气液两相界面的分辨率。可压缩流(CompressibleFlow)由于采用高分辨率的TVD类型的差分格式（MARS），STAR-CD比传统的高阶离散格式的计算精度和稳定性有了很大提高。计算表明MARS捕获尖锐突跃的同时只有很少的耗散误差。湍流模型(TurbulenceModels)STAR-CD提供一方程模型、标准K-E模型、RNG模型、高阶非线性及Chen氏系列k－e模型、k－l、LES大涡模型等湍流模式，同时提供了用于解算高精度流动的模型和微分雷诺应力模型。用户可以进行二次开发。传热(HeatTransfer)STAR-CD的特点在于能够同时求解多重固体材料的导热以及热辐射，甚至可以求解透明固体的热辐射。任意交界面技术则被用来匹配流体与固体表面的接合，使用户能够很容易地把流体与固体的网格结合起来。多重流体流动(MultipleFluidStreams)STAR-CD可以同时处理多种流体的流动。通常在换热器计算中就需要模化两种流体的流动。多孔介质(PorousMedia)STAR-CD既能计算各向同性或异性的多孔介质。多孔介质的特性还可当地输入流场参数的函数来输入。多相流(MultiphaseFlow)多相流是包含汽、液、固体混合物的高度复杂的过程。STAR-CD提供了如下的多相流解算能力：稀疏与连续多相流固体粒子与液滴定常与瞬态液膜模型液滴蒸发众多喷射雾化模型不同的液滴畸变模型（拉伸、破裂、合并与壁面结合）化学反应与燃烧STAR-CD提供了如下的燃烧速率模型：阿氏速率的有限速率化学反应用Magnussen涡破裂模型考虑混合控制燃烧混合控制与有限速率模型的结合考虑时间尺度的混合控制模型PPDF模型与“即混即燃”平衡火焰、层流火焰选项柴油机点火与燃烧模型着火区域模型辛烷冲击模型NOx预测平衡解算器N步化学反应煤燃烧（脱去挥发成份、木炭燃烧、挥发燃烧）另外非标准化学反应速率表达式、点火预测与混合控制燃烧模型可以使用用户的子程序来进行。STAR－CD的核心解算器STAR-CD使用单一、高效、强壮（Robust）的解算器求解流动。这个通用解算器适用于所有的流动情况与物理现象。解算器与最新的时间空间离散格式相结合，使STAR-CD在最复杂的CFD应用方面具有无可匹敌的能力。内存效率(MemoryEfficiency)STAR-CD对内存使用有极高的效率。因为它对平均每100，000个计算元素只需要40M内存。这使用户可以使用最少的计算资源来解算较大的模型，可以很容易地在1G内存的单处理器的机器上求解多达200万个单元的复杂流动。时间离散(TemporalDiscretization)STAR-CD采用全隐式时间步方法，同时还提供二阶精度的时间离散格式来求解高精度动态计算问题。空间离散(SpatialDiscretization)STAR－CD给用户提供了从高阶到混合离散格式的多种选择。最近在众多选择中又加入了一种新的TVD格式(MARS)。MARS不仅提高了剧烈梯度变化时的计算精度，还减少了对网格的依赖性。隐式代数多重网格解算器（AMG）最新的针对非结构化网格的多重网格算法，比早期的解算器更快、更稳定。强壮性(Robustness)STAR-CD的强壮性使其可以处理最复杂几何中的所包括的重要物理现象。它不仅可以处理及其困难的大尺度几何模型，还可处理诸如辐射、多流体传热等复杂问题。这些问题的成功求解最大限度地表现了STAR-CD的强壮性。