STAR-CCM_基础培训教程

STAR-CCM+基础培训教程(V2.02.009)所属：CDAJCHINA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:STAR-CCM+的工具（tools）Chap.6:一个简单的例子Chap.7: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(Version2.02.009)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特征线提取和编辑工具体网格3种体网格模型:tetrahedralpolyhedraltrimmed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-Stereolithographyfile1.5现有的物理模型(Version2.02.009)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)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#刚体运动模型辐射Surface-to-surfaceDiscreteordinate湍流Spallart-AllmarasK-EpsilonK-Omega雷诺应力输运方程壁面处理(Lowy+,Highy+,Ally+)壁面距离(Exact,Approximate)边界层转戾（prescriptiveboundary-layertransition）燃烧EddyBreakUp(EBU)PresumedProbabilityDensityFunction(PPDF),adiabaticandnon-adiabaticChap2.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)2.2体网格2.2.1Polyhedralmesher2.2.2Tetrahedralmesher2.2.3Trimmer2.2.4prsimlayermesher2.3模型的演化2.4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的属性选项Surfacewrapper的属性有3个选项:DocurvaturerefinementDogapclosureDoproximityrefinement缺省情况下,只有Docurvaturerefinement打开curvaturerefinement,gapclosure,proximityrefinement在附录中有介绍2.1.1.2surfacewrapper的全局(global)设定使用surfacewrapper时,有如下的全局控制参数:basesize;gapclosuresize;surfacecurvature(#Pts/circle);surfaceproximity(SearchFloor,#Pointsinagap);surfacesize;wrapperfeatureangle;andwrapperscalefactor解释2.1.1.3surfacewrapper区域(region)设定在区域(region)这一级,有三个选项来进一步控制包面效果,它们是:volumeofinterestspecification;contactprevention;smallestwrappingvolume其中体积指定(volumeofinterestspecification)有如下四个选项:external;largestinternal;seedpoint;nthlargestLargestinternalexternalSeedpointNthlargest解释有关区域Region和边界(boundary)的概念见附录2.1.1.4surfacewrapper边界(boundary)设定在边界(boundary)这一级,对每一个边界,有四个控制参数:customgapclosuresize;customsurfacecurvature;customsurfaceproximity;customsurfacesize解释2.1.2surfaceremesher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.也可以取消remesher,以便保留原始网格.2.1.2.1surfaceremesher的属性选项Surfaceremesher的属性有两个选项:DocurvaturerefinementDoproximityrefinement缺省情况下,两个选项都打开curvaturerefinement,proximityrefinement在附录中有介绍2.1.2.2surfaceremesher的全局(global)设定使用surfaceremesher时,有如下的全局控制参数:basesize;surfacecurvature(#Pts/circle);surfacegrowthrate;surfaceproximity(SearchFloor,#Pointsinagap);surfacesize解释2.1.2.3surfaceremesher边界(boundary)设定在区域(region)这一级,remesher没有控制选项.在边界(boundary)这一级,有如下四个控制参数:customsurfacecurvature;customsurfaceproximity;customsurfacesize;customizesurfaceremeshing解释2.1.3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,可以创建下面五种特征线: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–将所有的非流形边定义为特征线;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)2.2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.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:2.2.4prismlayermesh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2.3模型的演化2.3.1三维网格转化二维网格2.3.2针对区域(region)的演化2.3.2.1区域的缩放2.3.2.2区域的平移2.3.2.3区域的旋转2.3.2.4区域的合并2.3.2.5区域的分割2.3.3针对边界(boundary)的演化2.3.3.1边界的合并2.3.3.2边