STARCCM基础培训教程PPT学习教案

1、会计学1STARCCM基础培训教程基础培训教程Chap.7: 附录第1页/共130页第2页/共130页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（Surface wrapper）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

2、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+ makes the Tour de France less of a Drag 第3页/共130页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第4页/共130页STAR-CCM+ 的工作界面(workspace)如下:第5页/共130页和其他网格生成和其他网格生成软软件的件的协调协调性性 l可以可以输输入来自以下网格入来自以下网格: :pro-STARpro-STARGridgenGridgenFluentFluentGambitGambitSTAR-CDSTAR-CDICEMIC

3、EMl可以可以输输出到出到pro-STARpro-STAR进进行后行后处处理理面网格面网格 l面网格工具面网格工具: :Surface remesherSurface remesherSurface wrapperSurface wrapperHole fillerHole fillerEdge zipperEdge zipper特征特征线线提取和提取和编辑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 tetrahedral polyhedralpolyhedraltrimmedtrimmedl边边界界层层网格模型：网格模型： prism layerp

4、rism layerl精精细细网格网格调节调节： ：Volume sourcesVolume sources全局或局部参数全局或局部参数设设置置网格演化网格演化 lTransform Transform 缩缩放放, , 平移和旋平移和旋转转l对边对边界（界（boundariesboundaries）和区域（）和区域（regionsregions）的分裂和）的分裂和合并合并l创创建，建，删删除和融合交界面（除和融合交界面（interfacesinterfaces） ）l融合内部融合内部边边界界l将将3 3维维网格网格转转化化为为2 2维维表面几何表面几何输输入入 l可以可以导导入的面网格或几何入

5、的面网格或几何: :.dbs - pro-STAR surface database mesh file.dbs - pro-STAR surface database mesh file.inp - pro-STAR cell/vertex shell input file.inp - pro-STAR cell/vertex shell input file.nas - NASTRAN shell file.nas - NASTRAN shell file.pat - PATRAN shell file.pat - PATRAN shell file.stl - Stereolithogr

6、aphy file.stl - Stereolithography file第6页/共130页流流动动和能量和能量 无粘，无粘，层层流，湍流。流，湍流。 气体，液体，固体和多孔介气体，液体，固体和多孔介质质。 。 共共轭传热轭传热 自由表面自由表面 (VOF)(VOF) 空化空化(cavitation)(cavitation) 辐辐射射类类型的型的热热交交换换 FAN FAN性能曲性能曲线线修正的修正的动动量源量源项项。 。基本模型基本模型l空空间间 二二维维l l 轴对轴对称称 三三维维l 时间时间 稳态稳态 显显式非式非稳态稳态 隐隐式非式非稳态稳态l 运运动动运运动动参照系模型参照系模型

7、# # 刚刚体运体运动动模型模型辐辐射射Surface-to-surfaceSurface-to-surfaceDiscrete ordinateDiscrete ordinate湍流湍流 Spallart-Allmaras Spallart-Allmaras K-Epsilon K-Epsilon K-OmegaK-Omega雷雷诺应诺应力力输输运方程运方程 壁面壁面处处理理 (Low y+, High y+, All y+)(Low y+, High y+, All y+)壁面距离壁面距离 (Exact, Approximate)(Exact, Approximate)边边界界层转层转戾（

8、戾（prescriptive boundary-prescriptive boundary-layer transitionlayer transition） ）燃燃烧烧Eddy Break Up (EBU)Eddy Break Up (EBU)Presumed Probability Density Function Presumed Probability Density Function (PPDF), adiabatic and non-adiabatic(PPDF), adiabatic and non-adiabatic第7页/共130页n2.2.4 prsim layer mes

9、her2.3 模型的演化2.4 界面的处理第8页/共130页第9页/共130页n, 只有Do curvature refinement打开curvature curvature refinement,refinement,gap closure, gap closure, proximity refinementproximity refinement在附在附录录中有介中有介绍绍第10页/共130页解释第11页/共130页Largest internalexternalSeed pointNth largest解释有关区域Region和边界(boundary)的概念见附录第12页/共130页解

10、释第13页/共130页第14页/共130页n缺省情况下, 两个选项都打开curvature curvature refinement,refinement,proximity refinementproximity refinement在附在附录录中有介中有介绍绍第15页/共130页解释第16页/共130页ncustom surface curvature;ncustom surface proximity;ncustom surface size; ncustomize surface remeshing解释第17页/共130页第18页/共130页第19页/共130页第20页/共130页第2

11、1页/共130页第22页/共130页第23页/共130页第24页/共130页n使用volume source (包括长方体, 球体, 圆柱体, 圆锥体)可以对网格密度进行控制n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. 第25页/共130页第26页/共130页l使用使用tetrahedral meshertetrahedral mesher产产生的网格如下生的网格如下: :第27页/共130页l使用使用trimmertrimmer产产生的网格如下生的网格如下: :第28页/共130页Stretching factor: 相邻两层厚度之比Near wall thick

12、ness: 最靠近壁面那一层的厚度Thickness ratio: 最外层和最内层厚度之比第29页/共130页n2.3.3.2 边界的融合n2.3.3.3 边界的分割n2.3.3.4 边界的投影第30页/共130页第31页/共130页第32页/共130页第33页/共130页第34页/共130页第35页/共130页l通过连续性对区域进行分割第36页/共130页第37页/共130页第38页/共130页第39页/共130页第40页/共130页l有时为了创建交界面或是抽取二维网格, 需要将一条起伏的边界投射到某一平面上, 这时可以使用边界的投射功能第41页/共130页界面(Interfaces)可以由

13、现存的边界(boundary)创建:l由两条边界创建一个界面l将一条边界转化为界面界面可以用来: l创建baffle或porous baffles;l创建周期性边界l将两块同一类型或不同类型的区域连接起来.界面的类型见附录第42页/共130页在Interfaces下会出现一个新的节点.第43页/共130页第44页/共130页第45页/共130页空空间间二二维维, , 三三维维, , 轴对轴对称称时间时间稳态稳态, , 显显式非式非稳态稳态, , 隐隐式非式非稳态稳态运运动动静止静止, , 刚刚体运体运动动, , 运运动动参照系参照系材料材料气体气体, , 液体液体, , 固体固体, , 多多组

14、组分气体分气体, , 多多组组分液体分液体, , 多相流多相流(VOF, (VOF, 可以考可以考虑虑空化空化) )流流动动耦合求解耦合求解, , 分离求解分离求解状状态态方程方程常密度常密度, , 理想气体理想气体, , 多多项项式密度式密度粘性格式粘性格式无粘无粘, , 层层流流, , 湍流湍流辐辐射射Surface-to-surface, Discrete ordinateSurface-to-surface, Discrete ordinate其他其他被被动标动标量量, , 重力重力, etc, etc第46页/共130页湍流模型湍流模型K-EpsilonK-EpsilonLien L

15、ow-ReLien Low-ReAKN Low-ReAKN Low-ReRealizable K-ERealizable K-ERealizable 2-layer K-ERealizable 2-layer K-EStandard K-EStandard K-EStandard 2-layer K-EStandard 2-layer K-EK-OmegaK-OmegaBSL K-OmegaBSL K-OmegaSST K-OmegaSST K-OmegaStandard (wilcox) K-Standard (wilcox) K-OmegaOmega雷雷诺应诺应力模力模型型线线性性压压力力

16、应变应变线线性性压压力力应变应变(2(2层层) )二次二次压压力力应变应变Spalart-Spalart-AllmarasAllmaras标标准准Spalart-AllmarasSpalart-Allmaras高雷高雷诺诺数数Spalart-Spalart-AllmarasAllmaras第47页/共130页nnflow-split outlet.选择类型定义大小第48页/共130页制。注： 现在的版本不支持通过User Code 来定义初始条件第49页/共130页第50页/共130页l义的场函数例如在VOF两相流计算中，指定空气的体积份数为：($Position0 = -1) ? 1 : 0

17、 第51页/共130页123第52页/共130页第53页/共130页第54页/共130页第55页/共130页的监控(Monitor)可以用做计算的终止判据。第56页/共130页第57页/共130页n Maximum Physical Time;n Maximum Steps; andn Stop File.解释第58页/共130页n渐进值(asymptotic limit)第59页/共130页第60页/共130页第61页/共130页第62页/共130页第63页/共130页第64页/共130页第65页/共130页123第66页/共130页213第67页/共130页第68页/共130页第69页/共

18、130页123第70页/共130页第71页/共130页第72页/共130页(1)(2)第73页/共130页例如: ($Position0 = -1) ? 1 : 0 ($Time = 0.01) ? 1000 : 300+70000*$Time 第74页/共130页对函数进行定义第75页/共130页$Temperature $Velocity $Position0 $Velocity0 定义用户场函数时经常要引用已有的函数第76页/共130页第77页/共130页Pressure X Y ZPressure X Y ZType: xyz DataSets: X Y U SaNut X: -4 -

19、4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 -4 Y: 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 U: 0.04 0.123 0.209 0.291 0.359 0.409 0.445 0.471 0.491 0.509 0.523 SaNut: 1.14e-053.51e-056.078e-058.84e-050.000120.000150.000190.000220.000260.000300.00035 .tab.csv-.xy第78页/共130页第79页/共130页12143第80页/共130页Loading a New User

20、Library第81页/共130页n编译用户函数和注册函数, 可以得到最终所需的用户库(user library). 第82页/共130页第83页/共130页第84页/共130页第85页/共130页.n注册函数(Library registration functions) 也须遵守C模版或Fortran模版的规范.第86页/共130页第87页/共130页The equivalent library registration function in Fortran 90 could be coded in : subroutine uflib() use StarRealMod implici

21、t noneC Register user functions here external 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

22、(initVelocity, RegionProfile, & Initial Velocity) call ufarg(initVelocity, Cell, & Centroid, 3*CoordRealSize) call uffunc(sutherlandViscosity, ScalarFieldFunction, & Sutherland Viscosity) call ufarg(sutherlandViscosity, Cell, & Temperature, StarRealSize) return end第88页/共130页Compiler

23、CompilationCommandGCCgcc-fPIC-shared*.c-olibuser.soGNUFortran77g77-fPIC-shared*.f-olibuser.soG95g95-fPIC-shared*.f-olibuser.so第89页/共130页第90页/共130页Tools Volume Shapes New Shape sphere 第91页/共130页Tools Volume Shapes New Shape brick 第92页/共130页Tools Volume Shapes New Shape cylinder 第93页/共130页Tools Volume

24、 Shapes New Shape cone 第94页/共130页第95页/共130页第96页/共130页 simulation simulation 是什么是什么? ? 使用使用 Client Client 和和 Server Server第97页/共130页STAR-CCM+ STAR-CCM+ 在在输输出出栏显栏显示反示反馈馈信息信息. . 在在RegionRegion节节点下会出点下会出现现一个一个新的新的region: region: Region 1Region 1第98页/共130页在在属性属性栏选栏选中中Mesh, Mesh, 可以可以显显示网格示网格第99页/共130页在在补

25、补洞之前洞之前, , 必必须须将洞口周将洞口周围围的自由的自由边边作作为为特征特征线创线创建建出来出来. .第100页/共130页第101页/共130页BoundaryBoundaryNew nameNew nameBoundary typeBoundary typeBoundary 1 Boundary 1 wallwallWallWallFilled HolesFilled Holesinlet1inlet1Velocity InletVelocity InletFilled Holes 2Filled Holes 2outletoutletFlow-Split OutletFlow-Sp

26、lit OutletFilled Holes 3Filled Holes 3inlet2inlet2Velocity InletVelocity Inlet设定如下的边界名称及类型第102页/共130页第103页/共130页设定如下的总体网格控制参数:ReferenceNodeNamePropertyNameValueBase Size Value 3 mm Number of Prism Layers Number of Prism Layers 2 (default) Prism Layer Stretching Prism Layer Stretching 1.5 (default) P

27、rism Layer ThicknessAbsolute Size value 3 mm Surface Curvature #Pts/circle 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 B

28、ase 100 (default)Volume Mesh Density Density 1.0 (default) 第104页/共130页在工具栏, 点击 (生成面网格)按钮, 生成新的面网格(网格数: 785154)第105页/共130页在工具栏, 点击 (生成面网格)按钮, 生成新的面网格第106页/共130页在在 PhysicsModelSelectionPhysicsModelSelection 对话对话窗口窗口, , 依次依次选择选择如下模型如下模型: : SpaceSpaceThree dimentionalThree dimentionalMaterialMaterialGas

29、GasMotionMotionStationaryStationaryFlowFlowSegregated flowSegregated flowEquation of stateEquation of stateIdeal gasIdeal gasTimeTimeSteadySteadyViscous regimeViscous regimeTurbulentTurbulentturbulenceturbulenceK-E turbulenceK-E turbulence第107页/共130页variablesvariablesInitial valuesInitial valuesPressurePressure0 (gauge)0 (gauge)velocity components velocity components 0, 0, 0 (m/s)0, 0, 0 (m/s)Turbulent dissipation rateTurbulent dissipation rate150 (J/kg-s)150 (J/kg-s)Turbulent kinetic energyTurbulent kinetic energy1.5 (J/kg)1.5 (J/kg)设设定