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1、STAR-CCM+STAR-CCM+基基础培培训教程教程(V2.02.009)(V2.02.009)(V2.02.009)(V2.02.009)所属：所属：CDAJCHINACDAJCHINA目目目目录录Chap.1:STAR-CCM+Chap.1:STAR-CCM+简介介Chap.2:STAR-CCM+Chap.2:STAR-CCM+网格功能网格功能Chap.3:STAR-CCM+Chap.3:STAR-CCM+计算算设定定Chap.4:STAR-CCM+Chap.4:STAR-CCM+后后处理理Chap.5:STAR-CCM+Chap.5:STAR-CCM+的工具（的工具（toolstoo
2、ls） ）Chap.6:Chap.6:一个一个简单的例子的例子Chap.7:Chap.7:附附录Chap 1. STAR-CCM+Chap 1. STAR-CCM+简简介介介介1.1STAR-CCM+1.1STAR-CCM+是什么是什么? ?1.2STAR-CCM+1.2STAR-CCM+求解求解问题的的过程程. .1.3STAR-CCM+1.3STAR-CCM+的工作界面的工作界面. .1.41.4现有的网格功能有的网格功能. .1.51.5现有的物理模型有的物理模型. .1.1 STAR-CCM+是什么是什么?STAR-CCM+由CD-adapco公司开发，是“下一代的CFD解决方案”强大
3、的网格能力大的网格能力：从面网格（Surfacewrapper）到体网格。先先进的物理模型的物理模型: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：多面体网格：较少的内存和更快的求解速度。强大的可大的可视化：化：:分析过程中的动态显示。可信可信赖的的结果果:STAR-CCM+solver的稳健性网格兼容性网格兼容性:STAR-CD,ICEM,GridGen,Gambit十十亿以上的网格以上的网格处理能力理能力:诞生之初，STAR-CCM+就专门为处理大规模网格而设计。.STAR-CCM+ makes the Tour d
4、e France less of a Drag 1.2 STAR-CCM+ 1.2 STAR-CCM+ 求解求解求解求解问题问题的的的的过过程程程程准准备网格网格选择物理模型物理模型输入模型入模型设定定边界条件界条件设定初始条件定初始条件运算运算后后处理理1.3 STAR-CCM+ 的工作界面的工作界面STAR-CCM+STAR-CCM+的工作界面的工作界面(workspace)(workspace)如下如下: :1.4 1.4 网格功能网格功能网格功能网格功能 (Version 2.02.009)(Version 2.02.009)和其他网格生成和其他网格生成软件的件的协调性性 l可以可以输
5、入来自以下网格入来自以下网格: :pro-STARpro-STARGridgenGridgenFluentFluentGambitGambitSTAR-CDSTAR-CDICEMICEMl可以可以输出到出到pro-STARpro-STAR进行后行后处理理面网格面网格 l面网格工具面网格工具: :SurfaceremesherSurfaceremesherSurfacewrapperSurfacewrapperHolefillerHolefillerEdgezipperEdgezipper特征特征线提取和提取和编辑工具工具体网格体网格 l3 3种体网格模型种体网格模型: :tetrahedral
6、tetrahedralpolyhedralpolyhedraltrimmedtrimmedl边界界层网格模型：网格模型： prismlayerprismlayerl精精细网格网格调节： ：VolumesourcesVolumesources全局或局部参数全局或局部参数设置置网格演化网格演化 lTransformTransform缩放放, ,平移和旋平移和旋转l对边界（界（boundariesboundaries）和区域（）和区域（regionsregions）的分裂和合）的分裂和合并并l创建，建，删除和融合交界面（除和融合交界面（interfacesinterfaces） ）l融合内部融合内部
7、边界界l将将3 3维网格网格转化化为2 2维表面几何表面几何输入入 l可以可以导入的面网格或几何入的面网格或几何: :.dbs-pro-STARsurfacedatabasemeshfile.dbs-pro-STARsurfacedatabasemeshfile.inp-pro-STARcell/vertexshellinputfile.inp-pro-STARcell/vertexshellinputfile.nas-NASTRANshellfile.nas-NASTRANshellfile.pat-PATRANshellfile.pat-PATRANshellfile.stl-Stereo
8、lithographyfile.stl-Stereolithographyfile1.5 1.5 现现有的物理模型有的物理模型有的物理模型有的物理模型 (Version 2.02.009)(Version 2.02.009)流流动和能量和能量无粘，无粘，层流，湍流。流，湍流。气体，液体，固体和多孔介气体，液体，固体和多孔介质。 。共共轭传热自由表面自由表面 (VOF)(VOF)空化空化(cavitation)(cavitation)辐射射类型的型的热交交换FANFAN性能曲性能曲线修正的修正的动量源量源项。 。基本模型基本模型l空空间 二二维l l 轴对称称 三三维l 时间稳态显式非式非稳态隐
9、式非式非稳态l运运动运运动参照系模型参照系模型#刚体运体运动模型模型辐射射Surface-to-surfaceSurface-to-surfaceDiscreteordinateDiscreteordinate湍流湍流 Spallart-AllmarasSpallart-AllmarasK-EpsilonK-EpsilonK-OmegaK-Omega雷雷诺应力力输运方程运方程 壁面壁面处理理 (Lowy+,Highy+,Ally+)(Lowy+,Highy+,Ally+)壁面距离壁面距离 (Exact,Approximate)(Exact,Approximate)边界界层转戾（戾（prescr
10、iptiveboundary-layerprescriptiveboundary-layertransitiontransition） ）燃燃烧EddyBreakUp(EBU)EddyBreakUp(EBU)PresumedProbabilityDensityFunctionPresumedProbabilityDensityFunction(PPDF),adiabaticandnon-adiabatic(PPDF),adiabaticandnon-adiabaticChap 2. STAR-CCM+ Chap 2. STAR-CCM+ 网格功能网格功能网格功能网格功能2.12.1面网格面网格
11、2.1.1SurfaceWrapper2.1.1SurfaceWrapper2.1.2SurfaceRemesher2.1.2SurfaceRemesher2.1.32.1.3特征特征线2.1.42.1.4修修补工具（工具（holefiller,edgezipper)holefiller,edgezipper)2.22.2体网格体网格2.2.1Polyhedralmesher2.2.1Polyhedralmesher2.2.2Tetrahedralmesher2.2.2Tetrahedralmesher2.2.3Trimmer2.2.3Trimmer2.2.4prsimlayermesher2
12、.2.4prsimlayermesher2.32.3模型的演化模型的演化2.42.4界面的界面的处理理2.1.1 surface wrapper2.1.1 surface wrapper在在导入的入的CADCAD数据数据质量量较差差时, ,例如存在例如存在: :洞和洞和缝隙隙; ;错配的配的边; ;多重多重边(multipleedges);(multipleedges);折叠尖角折叠尖角(sharpanglefolds);(sharpanglefolds);很差的三角形状很差的三角形状( (如如needlescells);needlescells);交叉交叉(selfintersection)
13、;(selfintersection);非流形拓扑非流形拓扑结构构(non-manifoldtopology)(non-manifoldtopology)时,surfacewrapper,surfacewrapper可以用来提供一个封可以用来提供一个封闭，流形，非交叉的表面。包括：，流形，非交叉的表面。包括：封封闭洞洞(holes),(holes),缝隙隙(gaps)(gaps)和和错配的面配的面(mismatches);(mismatches);去掉双重面去掉双重面(doublesurfaces),(doublesurfaces),除去不需要的内部几何特征除去不需要的内部几何特征; ;简化表
14、面化表面, ,除去不必要的除去不必要的细节; ;提供基于曲率提供基于曲率(curvature),(curvature),临近率近率(proximity)(proximity)以及以及对独立表面的独立表面的细化化2.1.1.1 surface wrapper2.1.1.1 surface wrapper的属性的属性的属性的属性选项选项lSurfacewrapperSurfacewrapper的属性有的属性有3 3个选项个选项: :DocurvaturerefinementDocurvaturerefinementDogapclosureDogapclosureDoproximityrefinem
15、entDoproximityrefinementl缺省情况下缺省情况下, ,只有只有DoDocurvaturerefinementcurvaturerefinement打开打开curvaturerefinement,curvaturerefinement,gapclosure,gapclosure,proximityrefinementproximityrefinement在附在附录中有介中有介绍2.1.1.2 surface wrapper2.1.1.2 surface wrapper的全局的全局的全局的全局(global)(global)设设定定定定使用使用surfacewrappersu
16、rfacewrapper时, ,有如下的全局控有如下的全局控制参数制参数: :lbasesize;basesize;lgapclosuresize;gapclosuresize;lsurfacecurvaturesurfacecurvature(#Pts/circle(#Pts/circle););lsurfaceproximity(surfaceproximity(SearchFloorSearchFloor, ,#PointsinagapPointsinagap); );lsurfacesize;surfacesize;lwrapperfeatureangle;andwrapperfeat
17、ureangle;andlwrapperscalefactorwrapperscalefactor解解释2.1.1.3 surface wrapper2.1.1.3 surface wrapper区域区域区域区域(region)(region)设设定定定定在区域在区域(region)(region)这一一级, ,有三个有三个选项来来进一步控制包面效果一步控制包面效果, ,它它们是是: :volumeofinterestspecification;volumeofinterestspecification;contactprevention;contactprevention;smallestw
18、rappingvolumesmallestwrappingvolume其中体其中体积指定指定(volumeofinterest(volumeofinterestspecification)specification)有如下四个有如下四个选项: :externalexternal; ;largestinternallargestinternal; ;seedpointseedpoint; ;nthlargestnthlargestLargestinternalexternalSeedpointNthlargest解解释有关区域有关区域RegionRegion和和边界界(boundary)(bou
19、ndary)的概念的概念见附附录2.1.1.4 surface wrapper2.1.1.4 surface wrapper边边界界界界(boundary)(boundary)设设定定定定在在边界界(boundary)(boundary)这一一级, ,对每一个每一个边界界, ,有四个控制参有四个控制参数数: :lcustomgapclosuresize;customgapclosuresize;lcustomsurfacecurvature;customsurfacecurvature;lcustomsurfaceproximity;customsurfaceproximity;lcustom
20、surfacesizecustomsurfacesize解解释2.1.2 surface remesher2.1.2 surface remesherlsurfaceremeshersurfaceremesher用来用来对已有的表面已有的表面进行再次三角化行再次三角化, ,以便以便提高表面三角形提高表面三角形质量量, ,为生成体网格做准生成体网格做准备. .lRemeshingRemeshing的效果主要取决你的效果主要取决你设定的目定的目标尺度尺度, ,同同时可以提可以提供基于表面曲率供基于表面曲率(curvature),(curvature),临近率近率(proximity)(proxim
21、ity)的的细化化. .l在每个在每个边界界(boundary),(boundary),可以可以设定不同的目定不同的目标尺度尺度, ,进行局行局部控制部控制. .也可以取消也可以取消remesher,remesher,以便保留原始网格以便保留原始网格. .2.1.2.1 surface remesher2.1.2.1 surface remesher的属性的属性的属性的属性选项选项lSurfaceremesherSurfaceremesher的属性的属性有两个有两个选项: :DocurvaturerefinementDocurvaturerefinementDoproximityrefinem
22、entDoproximityrefinementl缺省情况下缺省情况下, ,两个两个选项都都打开打开curvaturerefinement,curvaturerefinement,proximityrefinementproximityrefinement在附在附录中有介中有介绍2.1.2.2 surface remesher2.1.2.2 surface remesher的全局的全局的全局的全局(global)(global)设设定定定定使用使用surfaceremeshersurfaceremesher时, ,有如下的有如下的全局控制参数全局控制参数: :lbasesize;basesiz
23、e;lsurfacecurvaturesurfacecurvature(#Pts/circle(#Pts/circle););lsurfacegrowthrate;surfacegrowthrate;lsurfaceproximity(surfaceproximity(SearchFloorSearchFloor, ,#Pointsinagap#Pointsinagap); );lsurfacesizesurfacesize解解释2.1.2.3 surface remesher2.1.2.3 surface remesher边边界界界界(boundary)(boundary)设设定定定定l在区
24、域在区域(region)(region)这一一级, ,remesherremesher没有控制没有控制选项. .l在在边界界(boundary)(boundary)这一一级, ,有有如下四个控制参数如下四个控制参数: :customsurfacecurvaturecustomsurfacecurvature; ;customsurfaceproximitycustomsurfaceproximity; ;customsurfacesizecustomsurfacesize; ;customizesurfaceremeshingcustomizesurfaceremeshing解解释2.1.3
25、2.1.3 特征特征特征特征线线l为为了抓住想要的几何特征了抓住想要的几何特征, ,得到高得到高质质量的网格量的网格( (无无论论是面网格是面网格还还是体网格是体网格),),有必要定有必要定义义特征特征线线. .所所有定有定义为义为特征特征线线的的边边(edge),(edge),将会在将会在meshingmeshing过过程程中保留中保留. .l此外此外, ,在在进进行表面修理行表面修理时时( (例如例如补补洞洞, ,缝缝合合边边),),也也需要事先定需要事先定义义特征特征线线. .2.1.3.12.1.3.1创创建特征建特征建特征建特征线线STAR-CCM+STAR-CCM+里里, ,可以可
26、以创建下面建下面五种特征五种特征线: :sharpedgessharpedges创建基于建基于锐边角度角度值(Sharpedgeanglevalue)(Sharpedgeanglevalue)的特征的特征线 ( (缺省缺省值为3131度度); );freeedgesfreeedges将所有的自由将所有的自由边定定义为特征特征线; ;non-manifoldedgesnon-manifoldedges将所有的非将所有的非流形流形边定定义为特征特征线; ;patchperimeterspatchperimeters将将patchpatch的周的周围定定义为特征特征线boundaryperimete
27、rsboundaryperimeters将将边界的周界的周围定定义为特征特征线2.1.3.2 2.1.3.2 增加特征增加特征增加特征增加特征线线l特征特征线线可以按照如下方可以按照如下方式手式手动动添加添加2.1.3.3 2.1.3.3 编辑编辑特征特征特征特征线线l可以可以对对特征特征线进线进行行编编辑辑( (重新分重新分组组或或删删除除) )2.1.4. 2.1.4. 面的修面的修面的修面的修补补STAR-CCM+STAR-CCM+里可以利用特征里可以利用特征线对表表面面进行修行修补. .l补洞洞 (holefiller)(holefiller)l缝合合边 (edgezipper)(ed
28、gezipper)2.1.4.12.1.4.1补补洞洞洞洞 (hole filler)(hole filler)2.1.4.22.1.4.2缝缝合合合合边边 (zipping edge)(zipping edge)2.2 体网格体网格lSTAR-CCM+STAR-CCM+有三种体网格模型有三种体网格模型: :tetrahedralmeshertetrahedralmesherpolyhedralmesherpolyhedralmeshertrimmertrimmerl对以上以上3 3种网格模型种网格模型, ,都可以同都可以同时使用使用prismlayerprismlayermeshermesh
29、er, ,以便在近壁区域以便在近壁区域产生棱柱状生棱柱状边界界层网格网格. .l使用使用volumesource(volumesource(包括包括长方体方体, ,球体球体, ,圆柱体柱体, ,圆锥体体) )可以可以对网格密度网格密度进行控制行控制l当解析当解析结果存在果存在时, ,生成新的网格后生成新的网格后, , 解析解析结果会自果会自动映射到新的网格上映射到新的网格上. .2.2.1 polyhedral mesh2.2.1 polyhedral meshl使用使用polyhedralmesherpolyhedralmesher产产生的网格如下生的网格如下: :2.2.2 tetrahe
30、dral mesh2.2.2 tetrahedral meshl使用使用tetrahedralmeshertetrahedralmesher产产生的网格如下生的网格如下: :2.2.3 Trimmed mesh2.2.3 Trimmed meshl使用使用trimmertrimmer产产生的网格如下生的网格如下: :2.2.4 2.2.4 prism layer mesh 边界界层网格有如下控制参量网格有如下控制参量: :l边界界层层数数; ;l边界界层厚度厚度; ;l边界界层分布分布( (三种方法任三种方法任选其一其一):):stretchingfactorstretchingfactorn
31、earwallthicknessnearwallthicknessthicknessratiothicknessratioStretchingfactor:Stretchingfactor:相相邻两两层厚度之比厚度之比Nearwallthickness:Nearwallthickness:最靠近壁面那一最靠近壁面那一层的厚度的厚度Thicknessratio:Thicknessratio:最外最外层和最内和最内层厚度之比厚度之比2.3 2.3 模型的演化模型的演化模型的演化模型的演化2.3.12.3.1三三维网格网格转化二化二维网格网格2.3.22.3.2针对区域区域(region)(regi
32、on)的演化的演化2.3.2.12.3.2.1区域的区域的缩放放2.3.2.22.3.2.2区域的平移区域的平移2.3.2.32.3.2.3区域的旋区域的旋转2.3.2.42.3.2.4区域的合并区域的合并2.3.2.52.3.2.5区域的分割区域的分割2.3.32.3.3针对边界界(boundary)(boundary)的演化的演化2.3.3.12.3.3.1边界的合并界的合并2.3.3.22.3.3.2边界的融合界的融合2.3.3.32.3.3.3边界的分割界的分割2.3.3.42.3.3.4边界的投影界的投影2.3.1: 2.3.1: 三三三三维维网格网格网格网格转转化二化二化二化二维维
33、l导导入三入三维维网格后网格后, ,任何位于任何位于Z=0Z=0平面的平面的边边界界(boundary)(boundary)都可以被抽取出来都可以被抽取出来, ,然后作然后作为为二二维维网格来网格来计计算算. .2.3.2.1 区域的区域的缩放放2.3.2.2 区域的平移区域的平移2.3.2.3 区域的旋区域的旋转2.3.2.4 2.3.2.4 区域的合并区域的合并区域的合并区域的合并2.3.2.5 区域的分割区域的分割l通通过连续性性对区域区域进行分割行分割2.3.2.5 区域的分割区域的分割(续)：通：通过函数函数l可以通可以通过用用户场函数来函数来对区域区域进行分割行分割, ,例如通例如
34、通过ToolsFieldfunctionsnewfunction,ToolsFieldfunctionsnewfunction,建立名建立名为UserFieldFunction1UserFieldFunction1的用的用户函数函数: :($Centroid04)?0:1($Centroid0=-1)?1:0 3.3.3 通通过列表数据指定列表数据指定步步骤: :读入列表数据入列表数据选择指定方式指定方式为Table(*)Table(*)选中已中已读入的入的tabletable数据数据1 12 23 33.4 Solver 3.4 Solver 参数参数参数参数l在在SolverSolver节
35、节点，可以点，可以调调整整诸诸如如松弛因子，松弛因子，CourantCourant数之数之类类的的求解器参数求解器参数3.5 3.5 监监控控控控(monitor)(monitor)设设置置置置STAR-CCM+STAR-CCM+可以提供两种可以提供两种监控：控：l残差残差监控控(residualmonitors)(residualmonitors)l基于基于ReportReport的的监控控(report-basedmonitors)(report-basedmonitors)3.5.1 3.5.1 残差残差残差残差监监控控控控l残差（残差（residual)residual)代表各守恒代表
36、各守恒方程在控制方程在控制单单元的不元的不满满足足程度。缺省情况下，在程度。缺省情况下，在进进行行运算运算时时残差残差监监控（控（Monitors)Monitors)和残差和残差显显示示(plots)(plots)会自会自动创动创建。建。3.5.2 基于基于报告告(Report)的的监控控l基于基于ReportReport的的监监控可以用来控可以用来监监视视我我们们感感兴兴趣的趣的变变量（例如量（例如压压力系数）在迭代力系数）在迭代过过程中的程中的变变化化情况。情况。l任何一个任何一个reportreport都可以用来都可以用来创创建建监监控控(Monitor),(Monitor),同同时时基
37、于基于reportreport的的监监控控(Monitor)(Monitor)可以用可以用做做计计算的算的终终止判据。止判据。3.6. 3.6. 终终止判据止判据止判据止判据l使用自使用自动生成的生成的终止判据止判据稳态非非稳态l使用基于使用基于监视(monitor)(monitor)的的终止判据止判据最大最大值最小最小值渐进值3.6.1 3.6.1 使用自使用自使用自使用自动动生成的生成的生成的生成的终终止判据止判据止判据止判据l稳态MaximumSteps;MaximumSteps;StopFile:StopFile:l非非稳态MaximumInnerIterations;MaximumI
38、nnerIterations;MaximumPhysicalTime;MaximumPhysicalTime;MaximumSteps;andMaximumSteps;andStopFile.StopFile.解解释3.6.2 3.6.2 基于基于基于基于监视值监视值的的的的终终止判据止判据止判据止判据l相相对于于设置迭代步数，更有意置迭代步数，更有意义的方法是的方法是设置基置基于于监视值的的终止条件，例如限定残差最小止条件，例如限定残差最小值，或，或是是监控某个物理量（例如阻力系数和升力系数）控某个物理量（例如阻力系数和升力系数）是否达到是否达到稳定。定。l有有3 3种限制方法：种限制方法：
39、 最小最小值(minimum)(minimum)最大最大值(maximum)(maximum)渐进值(asymptoticlimit)(asymptoticlimit)3.6.2.1 使用最大使用最大/最小最小值l缺省情况下，基于缺省情况下，基于monitormonitor的的终终止条件均采止条件均采用最小用最小值值限制。限制。l选择选择最大或最小最大或最小值值限制限制后，可在属性后，可在属性栏设栏设置指置指定的数定的数值值。 。3.6.2.2 3.6.2.2 使用使用使用使用渐进值渐进值l使用使用渐进值渐进值限定限定(asymptoticlimit)(asymptoticlimit)的方法可
40、以的方法可以让让我我们监视们监视某个某个变变量是否达到量是否达到稳稳定定. .如在如在给给定区定区间间（如（如1010个迭代步数）的最大个迭代步数）的最大变变化量（化量（|Max-Min|)|Max-Min|)小小于某个数于某个数值值， ，则计则计算算终终止。止。Chap.4 STAR-CCM+Chap.4 STAR-CCM+后后后后处处理理理理4.14.1显示几何示几何4.24.2显示示标量量4.34.3显示矢量示矢量4.44.4显示流示流线4.54.5显示示x-yx-y图4.1 4.1 显显示几何示几何示几何示几何l操作操作:ScenesNewSceneGeometry:ScenesNew
41、SceneGeometryl在属性在属性栏可控制不同的可控制不同的显示模式示模式, ,如如显示网格示网格, ,特征特征线, ,轮廓廓线等等4.2 4.2 显显示示示示标标量量量量l操作操作:ScenesNewSceneScalar:ScenesNewSceneScalarl在属性在属性栏可控制可控制标量的量的显示示4.3 4.3 显显示矢量示矢量示矢量示矢量l操作操作:ScenesNewSceneVector:ScenesNewSceneVectorl在属性在属性栏可控制矢量的可控制矢量的显示示l缺省情况下缺省情况下显示的是速度示的是速度场，但是其，但是其它矢量它矢量场也可以也可以显示出来。示
42、出来。4.4 4.4 显显示流示流示流示流线线显示流示流线的步的步骤: :创建一个新的建一个新的SceneScene创建一个新的建一个新的derivedpart.derivedpart.(操作操作:DerivedPartsNew:DerivedPartsNewStreamline.)Streamline.)这样一个新的一个新的streamlinestreamline节点会出点会出现在在该SceneScene下下, ,可以在属性可以在属性栏控控制制显示效果示效果.(lines,.(lines,ribbons,tubesribbons,tubes) )1 12 23 34.5 4.5 显显示示示示
43、X-YX-Y图图显示示X-YX-Y图的步的步骤: :l右右击Plots,Plots,选择 NewPlotXYPlot.NewPlotXYPlot.l选择数据所在的数据所在的part(part(如某如某个截面个截面) )l选择X,YX,Y轴的的类型型, ,选择函函数名称数名称2 21 13 3Chap.5 STAR-CCM+Chap.5 STAR-CCM+其他工具（其他工具（其他工具（其他工具（tools)tools)l5.15.1注注释l5.25.2局部坐局部坐标系系l5.35.3场函数函数l5.4table5.4tablel5.55.5用用户子程序子程序l5.6Volumeshapes5.6
44、Volumeshapes5.1 5.1 使用注使用注使用注使用注释释l注注释是什么是什么注注释就是用就是用户想要增加在想要增加在图形里面的文字或形里面的文字或图片片. .3D3D3D3D图形图形图形图形2D2D2D2D图形图形图形图形5.1.1 5.1.1 添加注添加注添加注添加注释释添加注添加注释的步的步骤: :右右击 AnnotationsAnnotations节点点, ,选择NewSimpleTextNewSimpleText出出现新的新的节点点:user1,:user1,在属性在属性栏进行定行定义. .将定将定义好的注好的注释拖到拖到scenescene图形中形中1 12 23 35.
45、2 5.2 局部坐局部坐局部坐局部坐标标系系系系l局部坐局部坐标系可以在全局坐系可以在全局坐标系的基系的基础上定上定义. .可可以是笛卡以是笛卡尔, ,圆柱或球形坐柱或球形坐标系系. .l局部坐局部坐标系系经常用来定常用来定义边界条件和初始条件界条件和初始条件, ,例如例如: :提供一个旋提供一个旋转进口的速度剖面口的速度剖面. .提供一个旋提供一个旋转区域的速度区域的速度5.2.1 创建局部坐建局部坐标系系l在在ToolsTools节点点,CoordinateSystemsnodeNew,CoordinateSystemsnodeNewCartesianCoordinateSystem.Ca
46、rtesianCoordinateSystem.l在属性在属性栏进行定行定义. .5.2.2 显示局部坐示局部坐标系系l将将创建好的局部坐建好的局部坐标系系节点点” ”拖拖” ”到到SceneScene图形窗形窗口口( (见1)1)或是或是” ”拖拖” ”到到该SceneScene节点点( (见2).2).(1)(1)(2)(2)5.3 用用户场函数函数lSTAR-CCM+STAR-CCM+可以可以让让用用户户定定义义自己的自己的场场函数函数, ,可可以是以是标标量量场场或矢量或矢量场场; ;可以手可以手动创动创建或是在已建或是在已有有场场函数的基函数的基础础上定上定义义l定定义义用用户场户场
47、函数的函数的语语法采用法采用C C语语言子集言子集. .如果如果出出现语现语法法错误错误, ,在在输输出窗口有相出窗口有相应应提示提示. .例如例如: :($Position0=-1)?1:0($Position0=-1)?1:0 ($Time=0.01)?1000:300+70000*$Time($Time=0.01)?1000:300+70000*$Time 5.3.1 5.3.1 定定定定义场义场函数函数函数函数1. 1.在在ToolsTools节点点, ,选择FieldFieldFunctionsNewFunction.FunctionsNewFunction.2. 2.在属性在属性栏
48、对函数函数进行具体定行具体定义对函数进行定义对函数进行定义5.3.2 5.3.2 引用已有函数引用已有函数引用已有函数引用已有函数$Temperature $Velocity $Position0 $Velocity0 定定义用用户场函数函数时经常要引用已有的函数常要引用已有的函数5.3.3 user function示例示例l体体积份数初始分布份数初始分布: :($Position0=-1)?1:0($Position0=-1)?1:0l边界上的温度随界上的温度随时间的的变化化(0.1(0.1秒之前从秒之前从300K300K线性上升到性上升到1000K:1000K:($Time=0.01)?
49、1000:300+70000*$Time($Time=0.01)?1000:300+70000*$Timel采用采用X,Y,ZX,Y,Z的形式定的形式定义一个管道的初始速度一个管道的初始速度场, ,以以X=4X=4为分界面分界面, ,在大直径截面上的速度在大直径截面上的速度为10,10,在小直径截面上速在小直径截面上速度度为2: 2:($Centroid04)?2:10,0,0($Centroid0File.NewFile.5.4.2 5.4.2 创创建建建建tabletable步步骤: :创建一个新的空创建一个新的空tabletable(XYZ(XYZ或或 RInternal)RIntern
50、al)指定数据所在的指定数据所在的part.part.指定抽取的变量指定抽取的变量. .抽取数据抽取数据. .这样这样, ,新的新的tabletable数据创建出来数据创建出来. .可以用于当前模拟或可以用于当前模拟或是输出到外部文件是输出到外部文件121435.5 5.5 用用用用户户子程序子程序子程序子程序(user code)(user code)lUsercodeUsercode可以可以让用用户自己定制函数自己定制函数, ,函函数可以用数可以用C,C+C,C+或或FortranFortran写成写成. .lUsercodeUsercode采用用采用用户库( (userlibraryus
51、erlibrary) )的形式的形式出出现. .每个用每个用户库包含一个包含一个( (或多个或多个) )用用户函数函数( (userfunctionuserfunction) )和一个注册函数和一个注册函数( (librarylibraryregistrationfunctionregistrationfunction).).l一旦用一旦用户库(userlibrary)(userlibrary)被被导入入, ,其定其定义的的用用户函数会出函数会出现在合适的下拉菜在合适的下拉菜单(drop-(drop-downlists)downlists)中中, ,以以备使用使用.lUsercodeUserc
52、ode一般用来指定一般用来指定边界界(boundary)(boundary)或或区域区域(region)(region)上的上的值的分布的分布. .例如初始条件例如初始条件, ,边界条件界条件, ,源源项. .l用来定用来定义标量量场或矢量或矢量场的的Usercode,Usercode,其其功能和功能和 FieldFunctionFieldFunction差不多差不多. .但是相比但是相比FieldFunction,UsercodeFieldFunction,Usercode显得更加得更加强大大, ,可以可以实现更复更复杂的功能的功能. .LoadingaNewUserLibraryLoadi
53、ngaNewUserLibrary5.5.1 5.5.1 创创建用建用建用建用户户子程序的步子程序的步子程序的步子程序的步骤骤l用用户函数的函数的书写必写必须遵守遵守C C模版模版( (CtemplateCtemplate) )或或FortranFortran模版模版( (FortrantemplateFortrantemplate) )的的规范范. .l每个定每个定义的用的用户函数都要加至注册函数中函数都要加至注册函数中( (libraryregistrationfunctionlibraryregistrationfunction),),以以实现注册注册. .l编译用用户函数和注册函数函数
54、和注册函数, ,可以得到最可以得到最终所需的所需的用用户库( (userlibraryuserlibrary).).5.5.2 5.5.2 用用用用户户函数模版函数模版函数模版函数模版C C模版模版#includeReal.h#includeReal.hvoidvoidnamename( (resultresult,intsize,intsize,args.args.););FortranFortran模版模版subroutinesubroutinenamename(result,size,(result,size,args.args.) )useStarRealModuseStarRealM
55、odinteger,intent(in):sizeinteger,intent(in):size5.5.3 用用户函数示例函数示例(C)以下用户函数设定边界上的温度梯度为零.#include Real.h /* Set boundary temperature equal to cell temperature */ void zeroGradT(Real *result, int size, int (*fc)2, Real *T) int i; /* Loop through all entities applying T_boundary = T_cell * * fci0 is the
56、 cell next to i */ for (i = 0; i != size; +i) resulti = Tfci0; 5.5.3 用用户函数示例函数示例(Fortran)以下用户函数设定边界上的温度梯度为零.C Set boundary temperature equal to cell temperature subroutine zeroGradT(result,size,fc,T) use StarRealMod implicit none integer, intent(in) : size real(StarReal), intent(out) : result(size)
57、integer, intent(in) : fc(2,*) real(StarReal), intent(in) : T(*) integer iC Loop through all entities applying T_boundary = T_cellC fc(1,i) is the cell next to i do i = 1,size result(i) = T(fc(1,i) end do return end5.5.4 5.5.4 注册函数注册函数注册函数注册函数(Library registration functions)(Library registration func
58、tions) l每个用每个用户库必必须包含一个注册函数包含一个注册函数:uclib(forC):uclib(forC)或者或者 uflib(forFortran).uflib(forFortran).l当用当用户库被加被加载时,STAR-CCM+,STAR-CCM+会首先会首先调用注用注册函数册函数, ,以便确以便确认用用户库里究竟定里究竟定义了哪些用了哪些用户函数函数, ,以及它以及它们的返回的返回值的的类型是什么型是什么. .l注册函数注册函数(Libraryregistrationfunctions)(Libraryregistrationfunctions)也也须遵遵守守C C模版或模
59、版或FortranFortran模版的模版的规范范. .5.5.5 5.5.5 注册函数示例注册函数示例注册函数示例注册函数示例 (C)(C)#include uclib.h void zeroGradT(Real*, int, int*, Real*); void initVelocity(Real*, int, CoordReal*); void sutherlandViscosity(Real*, int, Real*); void uclib() /* Register user functions here */ ucfunc(zeroGradT, BoundaryProfile,
60、Zero Gradient Temperature); ucarg (zeroGradT, Face, FaceCellIndex, sizeof(int2); ucarg (zeroGradT, Cell, Temperature, sizeof(Real); ucfunc(initVelocity, RegionProfile, Initial Velocity); ucarg(initVelocity, Cell, Centroid, sizeof(CoordReal3); ucfunc(sutherlandViscosity, ScalarFieldFunction, Sutherla
61、nd Viscosity); ucarg(sutherlandViscosity, Cell, Temperature, sizeof(Real); 5.5.5 5.5.5 注册函数示例注册函数示例注册函数示例注册函数示例 (Fortran)(Fortran)The equivalent library registration function in Fortran 90 could be coded in uflib.f: subroutine uflib() use StarRealMod implicit noneC Register user functions here exter
62、nal zeroGradT,initVelocity,sutherlandViscosity call uffunc(zeroGradT, BoundaryProfile, & Zero Gradient Temperature) call ufarg (zeroGradT, Face, & FaceCellIndex, 2*StarIntSize) call ufarg (zeroGradT, Cell, & Temperature, StarRealSize) call uffunc(initVelocity, RegionProfile, & Initial Velocity) call
63、 ufarg(initVelocity, Cell, & Centroid, 3*CoordRealSize) call uffunc(sutherlandViscosity, ScalarFieldFunction, & Sutherland Viscosity) call ufarg(sutherlandViscosity, Cell, & Temperature, StarRealSize) return end5.5.6 5.5.6 创创建用建用建用建用户库户库(User Library)(User Library)l用如下的命令用如下的命令编译得到用得到用户库 . .Compiler
64、 CompilationCommandGCCgcc-fPIC-shared*.c-olibuser.soGNUFortran77g77-fPIC-shared*.f-olibuser.soG95g95-fPIC-shared*.f-olibuser.so5.6 Volume shapes5.6 Volume shapeslVolumeshapesVolumeshapes可以可以让用用户定定义四种不同四种不同类型的封型的封闭体体积, ,即即块状状, ,圆锥, ,圆柱柱, ,球体球体, ,以便以便进行网格行网格细化化( (或粗化或粗化). ).lVolumeshapesVolumeshapes可以
65、可以手手动输入数入数值创建或使用交互式工具建或使用交互式工具. .l可以使用不同可以使用不同类型的型的Volumeshapes,VolumeshapesVolumeshapes,Volumeshapes之之间可可交叉交叉. .5.6.1 5.6.1 创创建建建建Volume shapes(Volume shapes(球状球状球状球状) )ToolsVolumeShapesNewShapesphereToolsVolumeShapesNewShapesphere 5.6.2 创建建Volume shapes(块状状)ToolsVolumeShapesNewShapebrickToolsVolum
66、eShapesNewShapebrick 5.6.3 5.6.3 创创建建建建Volume shapes(Volume shapes(柱状柱状柱状柱状) )ToolsVolumeShapesNewShapecylinderToolsVolumeShapesNewShapecylinder 5.6.4 创建建Volume shapes(圆锥)ToolsVolumeShapesNewShapeconeToolsVolumeShapesNewShapecone Chap.6 一个一个简单的例子的例子lY-tubeY-tube启启动STAR-CCM+l在在UnixandLinuxUnixandLinu
67、x机器上机器上, ,输入入( (须事先正确事先正确设置置PATHPATH环境境变量量): ): starccm+l在在Windows2000/XPWindows2000/XP机器上机器上, ,从从 StartStart菜菜单打开程序打开程序: :新建一个新建一个 Simulationsimulationsimulation是什么是什么? ?使用使用ClientClient和和ServerServer导导入网格入网格入网格入网格STAR-CCM+STAR-CCM+在在输出出栏显示反示反馈信息信息. . 在在RegionRegion节点下会出点下会出现一个一个新的新的region:region:R
68、egion1Region1查看表面网格看表面网格在在属性属性栏选中中Mesh,Mesh,可以可以显示网格示网格创创建特征建特征建特征建特征线线并并并并补补洞洞洞洞选中特征中特征线节点点, ,右右击然后然后选择FillAllFillAllHolesHoles在在补洞之前洞之前, ,必必须将洞口周将洞口周围的自由的自由边作作为特征特征线创建建出来出来. .分割分割边界界必必须将名将名为FilledHolesFilledHoles 的的边界分开界分开, ,以便定以便定义不同的不同的边界条件界条件. .设设定定定定边边界名称及界名称及界名称及界名称及类类型型型型BoundaryBoundaryNewn
69、ameNewnameBoundarytypeBoundarytypeBoundary1Boundary1wallwallWallWallFilledHolesFilledHolesinlet1inlet1VelocityInletVelocityInletFilledHoles2FilledHoles2outletoutletFlow-SplitOutletFlow-SplitOutletFilledHoles3FilledHoles3inlet2inlet2VelocityInletVelocityInlet设定如下的定如下的边界名称及界名称及类型型选择选择网格模型网格模型网格模型网格模型设
70、设定定定定总总体网格参考体网格参考体网格参考体网格参考值值设定如下的定如下的总体网格控制参数体网格控制参数: :ReferenceNodeNamePropertyNameValueBase Size Value 3 mm Number of Prism Layers Number of Prism Layers 2 (default) Prism Layer Stretching Prism Layer Stretching 1.5 (default) Prism Layer ThicknessAbsolute Size value 3 mm Surface Curvature #Pts/ci
71、rcle 36 (default) Surface Growth Rate Surface Growth Rate 1.3 (default) Surface Proximity Search Floor 0.0 (default) Surface SizeRelative Minimum Size Percentage of Base 25 (default)Surface SizeRelative Target Size Percentage of Base 100 (default)Volume Mesh Density Density 1.0 (default) 运行运行运行运行 Su
72、rface RemesherSurface Remesher在工具在工具栏, ,点点击( (生成面网格生成面网格) )按按钮, ,生成新的面网格生成新的面网格( (网格数网格数:785154):785154)运行运行 Polyhedral Volume Mesher( (多面体网格数多面体网格数:123874):123874)在工具栏在工具栏, ,点击点击( (生成面网格生成面网格) )按钮按钮, ,生成新的面网格生成新的面网格选择选择物理模型物理模型物理模型物理模型在在 PhysicsModelSelectionPhysicsModelSelection 对话窗口窗口, ,依次依次选择如下模
73、型如下模型: :SpaceSpaceThreedimentionalThreedimentionalMaterialMaterialGasGasMotionMotionStationaryStationaryFlowFlowSegregatedflowSegregatedflowEquationofstateEquationofstateIdealgasIdealgasTimeTimeSteadySteadyViscousregimeViscousregimeTurbulentTurbulentturbulenceturbulenceK-EturbulenceK-Eturbulence设设定初
74、始条件定初始条件定初始条件定初始条件variablesvariablesInitialvaluesInitialvaluesPressurePressure0(gauge)0(gauge)velocitycomponentsvelocitycomponents0,0,0(m/s)0,0,0(m/s)TurbulentdissipationrateTurbulentdissipationrate150(J/kg-s)150(J/kg-s)TurbulentkineticenergyTurbulentkineticenergy1.5(J/kg)1.5(J/kg)设定如下初始条件定如下初始条件: :
75、在湍流指定方式在湍流指定方式节点点, ,选择K+EpsilonK+Epsilon指定方法指定方法设设定定定定边边界条件界条件界条件界条件BoundariesBoundariestypetypeBoundaryconditionsBoundaryconditionsinlet1inlet1VelocityinletVelocityinlet(default,T=300K,V=1m/s)(default,T=300K,V=1m/s)inlet2inlet2VelocityinletVelocityinlet(T=350K,V=1m/s)(T=350K,V=1m/s)outletoutletFlow
76、-splitoutletFlow-splitoutlet(default)(default)WallWallwallwall(default)(default)设定如下定如下边界条件界条件: :设设定定定定SolverSolver参数和参数和参数和参数和计计算算算算终终止条件止条件止条件止条件l使用缺省的求解器参数使用缺省的求解器参数 l设定最大迭代步数定最大迭代步数(MaximumSteps)(MaximumSteps)为250250 创创建建建建Report, Report, 创创建基于建基于建基于建基于ReportReport的的的的监监控控控控(Monitor)(Monitor)和和和
77、和显显示示示示(Plot)(Plot)进行行计算算( (在在计算工程中算工程中, ,可以随可以随时点点击(Stop)(Stop)按按钮终止止计算算. .然后点然后点击可可继续计算算 ) )点点击工具工具栏上的上的(Run)(Run)按按钮开始开始计算算创建建 Derived Part: 一个截面一个截面勾上勾上 PlaneToolPlaneTool 可以可以显示交互式定示交互式定义工具工具, ,以方便截面的以方便截面的选取取. .定定义截面完成后截面完成后, ,一个新的一个新的节点点出出现在在DerivedPartsDerivedParts下下显示示标量云量云图选择想要的想要的变量量显示速度矢
78、量示速度矢量改改变网格网格已有的已有的结构会自构会自动映射到新的网格映射到新的网格上上 l在网格模型在网格模型选择窗口窗口, ,反反选Polyhedralmodel,Polyhedralmodel,然后然后选择Trimmermodel.Trimmermodel.点点击重新生成重新生成体网格体网格进行更多迭代行更多迭代l设定最大迭代步数定最大迭代步数为500,500,点点击进行更多迭代行更多迭代Y_tube Case: Y_tube Case: 总结总结1. 1.启启动STAR-CCM+STAR-CCM+2. 2.新建一个新建一个 SimulationSimulation3. 3.导入网格入网格
79、4. 4.查看网格表面看网格表面5. 5.创建特征建特征线并并补洞洞6. 6.分割分割边界界7. 7.设定定边界名称及界名称及类型型8. 8.选择网格模型网格模型9. 9.设定定总体网格参考体网格参考值10.10.运行运行 SurfaceSurfaceRemesherRemesher11.11.运行运行 PolyhedralVolumePolyhedralVolumeMesherMesher12.12.选择物理模型物理模型13.13.设定初始条件定初始条件14.14.设定定边界条件界条件15.15.设定求解器参数和定求解器参数和计算算终止条件止条件16.16.创建建RportRport, ,创
80、建基于建基于ReportReport的的监控控(Monitor)(Monitor)和和显示示(Plot)(Plot)17.17.进行行计算算18.18.创建建DerivedPart:DerivedPart:一个截面一个截面19.19.显示示标量云量云图20.20.显示速度矢量示速度矢量21.21.改改变网格网格22.22.进行更多迭代行更多迭代Chap.7 Chap.7 附附附附录录7.17.1区域和区域和边界的概念界的概念7.27.2曲率曲率细化化, ,临近率近率细化和化和间隙封隙封闭尺寸尺寸7.37.3界面的界面的类型型7.47.4使用使用serverserver和和clientclien
81、t架构架构7.1 7.1 区域和区域和区域和区域和边边界的概念界的概念界的概念界的概念边界(boundary)是表面(对二维问题则是线),这些表面(或线)围成一个区域(Region).7.2 曲率曲率细化化, 临近率近率细化化, 间隙封隙封闭尺寸尺寸l曲率曲率细化化(curvaturerefinement,(curvaturerefinement,可用于可用于surfacewrapper,surfaceremeshersurfacewrapper,surfaceremesher和和trimmer)trimmer)通通过控制控制圆周上的点数周上的点数( (#Pts/circle#Pts/circ
82、le) )对网格网格进行行细化化l临近率近率细化化(proximityrefinement,(proximityrefinement,可用于可用于surfacewrapper,surfaceremeshersurfacewrapper,surfaceremesher和和trimmer),trimmer),通通过控制控制搜搜寻距离距离(SearchFloor)(SearchFloor)和和缝隙点数隙点数 (numberofpointsin(numberofpointsinagap)agap)来来对网格网格进行行细化化. .搜搜寻距离距离(SearchFloor)(SearchFloor) rep
83、resentstheminimumsizegaptobeconsideredforproximityrefinementrepresentstheminimumsizegaptobeconsideredforproximityrefinement(basedonthe(basedonthe#Pointsinagap#Pointsinagap).Itisusefulwhenthesurfacecontainsoverlappingfacesorfaces).Itisusefulwhenthesurfacecontainsoverlappingfacesorfacesotherwiseinextr
84、emelycloseproximityduetocomplexdetailorCADartifacts.IfagapisfoundwithotherwiseinextremelycloseproximityduetocomplexdetailorCADartifacts.Ifagapisfoundwithadistancelessthanthesearchfloorvalue,itwillnotbeconsideredforproximitytopreventadistancelessthanthesearchfloorvalue,itwillnotbeconsideredforproximi
85、tytopreventunwantedrefinement.unwantedrefinement.缝隙点数隙点数 (#Pointsinagap)valueisusedforspecifyingtherefinementforsurfacesthatarein(#Pointsinagap)valueisusedforspecifyingtherefinementforsurfacesthatareincloseproximitytooneanother.Alocalsizefortrianglesorcellsisdeterminedbydividingthecloseproximitytoon
86、eanother.Alocalsizefortrianglesorcellsisdeterminedbydividingthedistancefromonefacetoanotheracrossagapbythespecified#Pointsinagapparameter,aslongdistancefromonefacetoanotheracrossagapbythespecified#Pointsinagapparameter,aslongasthegapdistanceisnotlessthantheasthegapdistanceisnotlessthantheSearchFloor
87、SearchFloorvalue.value.l缝隙封隙封闭尺寸尺寸(Thegapclosuresize)(Thegapclosuresize)参数控制着在参数控制着在SurfaceWrappingSurfaceWrapping过程中程中判定几何面上的判定几何面上的缝隙是否封隙是否封闭. .一个洞要被一个洞要被认为是是间隙隙, ,洞的洞的实际尺寸必尺寸必须小小于于设定的定的间隙封隙封闭尺寸尺寸. .所有大于指定所有大于指定间隙尺寸的洞将不被封隙尺寸的洞将不被封闭. .7.3 7.3 界面的界面的界面的界面的类类型型型型界面界面(Interfaces)(Interfaces)分分为两种拓扑两种拓
88、扑类型型: :l直接界面直接界面(directinterface)(directinterface)界面被分割界面被分割, ,两条新的两条新的边界会自界会自动创建建, ,原来的原来的边界界则相相应减小减小l非直接界面非直接界面(indirectinterface)(indirectinterface)界面没有被分割界面没有被分割, ,只是只是简单的的联接关系接关系, ,质量量, ,热量等的量等的传递通通过平均方法平均方法实现直接界面直接界面7.3 7.3 界面的界面的界面的界面的类类型型型型( (续续) )在直接在直接边界界(directinterface)(directinterface)里
89、里, ,有三种有三种类型型: :lin-place;in-place;lperiodic;periodic;lrepeating.repeating.7.4: 7.4: 使用使用使用使用 clientclient和和和和serverserverSTAR-CCM+STAR-CCM+使用使用 client-serverclient-server架构架构: :l仿真文件在仿真文件在serverserver上上创建并求解建并求解. .l在在clientclient上操作工作界面上操作工作界面7.4.1 7.4.1 建立本地建立本地建立本地建立本地serverserver7.4.2 7.4.2 建立建立建立建立远远程程程程serverserver7.4.3 7.4.3 建立并行的建立并行的建立并行的建立并行的serverserverlstartingaserveronmultipleCPUs:startingaserveronmultipleCPUs:7.4.4 7.4.4 连连接接接接serverserverl在本地开启在本地开启STAR-CCM+,STAR-CCM+,找到想要找到想要连连接的接的serverserver点点击击右右键键, ,选择选择connectconnectEND
