star文章类--ccmpchinese此教程适用于STAR CCM初学者读者可以参照实际例题一边操

开始此

适用于STAR-CCM+的初学者，读者可以参照实际的例题一边操作STAR-CCM+一边学习，以掌握STAR-CCM+的基本使用方法。此

使用3个例题较全面地介绍了STAR-CCM+的功能和使用方法。此

的目的在于帮助读者理解STAR-CCM+的网格生成、模拟条件设定、后处理等一系列计算流体力学的要素。0．CFD是什么？在进入正文之前，

CFD？在进行CFD时需要注意什么？本章先作一些简单介绍。0-1．用计算机来解决流动问题？0-2．网格与差分方法0-3．Navier-Stokes方程0-4．紊流模型Chapter00-1．用计算机来解决流动问题？CFD=Computational

Fluid

Dynamics=计算流体动力学。所谓CFD，是以计算机为工具，用数值的方法来解决『流动』问题的流体力学。下面考虑一个简单的例子。考虑汽车行进中周围的空气阻力因为是流体的流动计算，计算对象是除去汽车车体之外的空气区域从边界条件和形状等得到计算结果，每个网格有速度矢量、压力、质量等结果信息由于计算对象的空间被分割为网格，所以在1个网格内可作为同样的状态（物理量）进行计算前方来流条件需要对计算对象区域的边界给予某种条件(边界条件)无摩擦行进速度车体表面大气压左图的例子，汽车周围到天空，空气是连续存在的，把全部的空气做为计算对象是不现实的。(图1)通常的分析中，选出有限大的区域，在计算中设定这个区域，在区域边界处给予某种条件即边界条件。(图2)为了以计算机，用数值的方法计算，在所选出的区域内对连续的空气空间进行分割。(图3)图1图2图3图4更细的空间分割程度，能提高计算的分辨率。Chapter0将求解区域的空间分割为网格，以网格上的离散的值来近似空间上连续的值，称为离散化。每一个解析网格即一个控制体。0-2．网格与差分方法解析网格网格（控制体）计算时，从边界条件处获得物理量的值，在相邻网格之间有着质量、动量和能量的传递。随着计算的推进，得到全部网格上流速、压力和密度等物理量的值。边界条件边界条件网格以网格上离散的值构建差分方程的方法称为差分格式，离散网格上的差分方程是连续空间上的微分方程的近似。使用不同的差分格式，计算的精度、稳定性都有变化。从上风获得网格的值上风差分(UD)格式=Upwind

Differencing

一阶精度MARS格式=Monotone

Advection

And

Reconstruction

Scheme

二阶精度流速，压力等Chapter0网格网格网格Navier-Stokes方程式完整描述了流体的运动。（1707～1783）数学、物理学、天文学家0-3．Navier-Stokes方程（1785～1836）法国数学、物理学家(1819～1903)爱尔兰数学、物理学家方程描述无粘性流体的运动Navier-Stokes方程完整描述流体的运动考虑粘性Navier-Stokes方程离散化的过程还留有某些问题，那就是比网格的分辩率还小的小旋涡()引起的问题。包含这些小旋涡的流动称为紊流，紊流从大的旋涡慢慢向小的旋涡扩散。如果使用比这些小旋涡还小的网格来计算，计算规模将非常大，现代的计算机处理能力远远达不到实用阶段，所以有必要使用紊流模型来近似。jjj

Dj

Sx

x

t

xρu

ρ

非定常项

对流项

扩散项

源项

Chapter0为了表现比网格分辩率还小的小旋涡对流动的影响，采用被称为紊流模型的物理模型是必不可少的。0-4．紊流模型层流紊流？？？？？？？？？？？？不能捕捉细小的紊流模型有很多种类。根据旋涡粘性(紊流粘性)的概念近似Reynolds应力，效果较好，应用方便，构成了紊流模型中很大一类。一般的，求解时间平均化了的N-S方程

(RANS方程式=Reynolds

Averaged

Navier-Stokes)，可作为Reynolds应力的体现，由此发展出一系列紊流模型。但是，在非线性很强的情况下问题会变得很

。紊流模型时间平均模型RANS空间平均模型LES

(Large-eddy

simulation)紊流粘性模型应力模型RSM

(Reynolds

Stress

models)层流计算线性紊流粘性非线性紊流粘性Chapter0Chapter1Chapter1STAR-CCM+概述1-1．STAR-CCM+概述STAR-CCM+的概述相关说明。1-1-1.

STAR-CCM+概述1-1-2.

多面体网格的特征Chapter11-1-1．STAR-CCM+概述STAR-CCM+的特征相关说明。

操作过程流程化，不需要额外复杂的操作

新GUI面板使操作更简易化GUI设定采用树状结构框选择设定清晰明了，通过不易遗漏和出错所有操作可以在GUI中全部完成Chapter1

工程应用实用性很强实时结果显示（矢量，标量，

数据等）利用各种工程参数判定收敛（流量，力，温度，用户自定义的各种物理量）实时结果显示，包括矢量和标量等残差速度Cd:阻力系数Cl:升力系数对任意工程参数的监测，可以用来判定收敛Cp:压力系数Chapter1

任意的多面体形状多面体Chapter11-1-2．多面体网格特征迭代步数vsCd，Cl值四面体网格：2，131，703(1.3GB内存)迭代步数vs

Cd，Cl值多面体网格：353，022

(900MB内存)Chapter1多面体网格的收敛性更优于四面体网格。只需要更少的迭代步数，Cd，Cl值便可达到比较稳定的收敛数值。3456710000100000100000010000000Number

of

CellsDelta

P

(kPa)多面体模型只需要四面体网格数的1/4，但计算精度相当。对网格数量的依赖性比四面体更小。多面体四面体43.25

hours10

hours1.6

hours<

3%

error两种不同类型网格数vs压力损失多面体模型对网格数量的依赖性比四面体小。Chapter1四面体网格：2，322，106多面体网格：593，8881-2．STAR-CCM+的功能本节介绍STAR-CCM+的功能。在介绍STAR-CCM+的功能时，引出了一些术语，为了方便以后对STAR-CCM+更好地学习，有必要掌握这些术语的知识。1-2-1.STAR-CCM+的模拟功能1-2-2.STAR-CCM+的模拟流程1-2-3.STAR-CCM+的网格生成功能1-2-4.STAR-CCM+术语Chapter11-2-1．STAR-CCM+的模拟功能定常/非定常Coupled（耦合）求解，Segregated

（分离）求解不可压缩/可压缩非粘性/层流/湍流－k-ε系列模型－k-ω系列模型－Spalart-Allmaras系列模型－RSM系列模型－LES系列模型－DES系列模型发缸内流动模拟层流和湍流的转捩模拟超音速流模拟Chapter1多孔介质热流固耦合辐射【热流固耦合・辐射】列车刹车盘模拟【多孔介质】热交换器

流动模拟【热流固耦合】翅片换热器

流动模拟Chapter1表面气蚀燃烧【燃烧】燃烧器模拟【

表面】船体附近流动模拟【气蚀】柴油机喷射流动模拟【

表面】气泡在水/油中上升过程模拟Chapter16度运动多重旋转参考坐标系滑移网格（网格不产生变形）【多重旋转参考坐标系】压缩机模拟【滑移网格】液力变矩器模拟【6

度运动】轮船在海上航行模拟Chapter11-2-2．STAR-CCM+的模拟流程几何表面导入网格尺寸和模拟设定创建网格后处理准备结果后处理分析树状模拟管理结构STAR-CCM+的模拟流程说明。STAR-CCM+采用树状结构，自上而下的过程使分析更加便捷。模拟流程Chapter11-2-3．STAR-CCM+的网格生成功能使用STAR-CCM+进行模拟首先需要一套网格，网格的生成过程及模式如下说明。表面导入表面包面表面重构体网格边界层表面准备体网格生成模式1模式2模式3表面导入表面重构体网格边界层表面导入体网格边界层Chapter1模式1CAD(Parasolid,

IGES,

STEP,

STL,Patran,

Nastran,

pro-STAR(.dbs,

.inp/.vrt/.cel

)包面表面重构体网格Poly5分结束Chapter1模式2CAD(Parasolid,IGES,

STEP,

STL,Patran,

Nastran,

pro-STAR(.dbs,

.inp/.vrt/.cel

)15分钟完成RemeshPoly包面表面重构体网格Chapter1模式3-1(STL)PolyRemeshSurfWrapper15分钟完成包面表面重构体网格Chapter1模式3-2抽出流体部分Re-surfacepolyCAD(Parasolid)15分钟完成包面表面重构体网格Chapter1导入的复杂几何表面，可以使用[Surface

Wrapper]和[Surface

Remesher]功能将导入的表面处理成更好更适合生成体网格的表面。导入包面重构Chapter1STAR-CCM+可以生成三种类型的网格。Polyhedral

MeshTetrahedral

MeshTrimmed

Mesh（多面体网格）（四面体网格）（以6面体或12面体为的网格）体网格多面体网格四面体网格剪裁体网格边界层网格选择其中之一网格

。Chapter1Polyhedral

Mesh

（多面体）Chapter1Tetrahedral

Mesh（四面体）Chapter1Trimmed

Mesh

（

Hexahedral:6面体）Chapter1Trimmed

Mesh

（Dodecahedral:12面体）Chapter1四面体网格多面体网格Trimmed

Mesh

（十二面体）Trimmed

Mesh

（六面体）Chapter1Tips.

STAR-CCM+可接收的文件类型STAR-CCM+可以读入的网格文件类型包括。STL

file

(*.stl)IGES

file

(*.iges，*.igs)STEP

file

(*.step，*.stp)Parasolid

Transmit

file

(*.x_b

，*.x_t

)pro-STARdatabasefile(*.dbs)pro-STAR

input

(cell/vertex)

file

(*.inp)STAR

CCM

file

(*.ccm)pro-STAR

mesh

file

(*.ngeom)NASTRAN

file

(*.nas)PATRAN

file

(*pat)FLUENT

case

file

(*cas)Chapter1Chapter11-2-4．STAR-CCM+术语下面说明一下STAR-CCM+使用中的四个术语。Region（区域）Boundary（边界）Interface（交界面）Continua（连续体）各术语的意义使用下面的模型来解释。Region（区域）Region代表模拟区域内的空间。各Region通常由Boundary（边界）区分开。Region

1Chapter1Region4Region2Region

3Boundary（边界）Boundary存在于Region的表面。Boundary上能够指定边界条件。以下模型中，Interface

Boundary为区域交界面，Wall为其他壁面。WallWallWallInletWallWallWallInterface

BoundaryOutletChapter1Interface（交界面）Interface是为了结合不同的Region来使用的。Interface的设定，可以使质量及能量在不同的Region间传递，同时在Continua间传递。Interface是以Boundary为基础的。例如，Contact

Interface是由流体/固体间的边界生成。Contact

InterfaceChapter1Solid

ContinuumFluidContinuumFluidContinuumFluidContinuumContinua（连续体）Continua是气体，液体或固体所代表的区域。以下模型中，流体和多孔介质属于同样的Fluid

Continuum。多孔介质的定义、区域的设定如下。多孔介质Chapter1Chapter1Chapter2Chapter2冷却水套的流动模拟模拟概述冷却水套的流动模拟。学习内容・掌握STAR-CCM+的基本操作。・掌握使用STAR-CCM+进行流动模拟的流程。・掌握读入网格数据的流程。・掌握计算条件的设定流程。・掌握模拟结果的后处理方法。・掌握计算执行方法。操作流程启动读入网格数据设定计算条件设定结果显示模拟计算2-1．模拟概述本节是对「冷却水套的流动模拟」的概述。2-1-1.

模拟概述Chapter2物性：水密度：997.561kg/m3粘度系数：8.8871e-4Pa･s2-1-1．模拟概述流体物性速度：1.0

m/s出口Chapter22-2．STAR-CCM+的基本操作本节中说明了STAR-CCM+的启动方法等基本操作。2-2-1.2-2-2.2-2-3.2-2-4.2-2-5.2-2-6.2-2-7.2-2-8.2-2-9.STAR-CCM+的启动方法模拟的开始方法网格数据的读入STAR-CCM+的界面STAR-CCM+的文件视图显示鼠标视图操作Scene显示网格线Chapter22-2-1．STAR-CCM+的启动方法

启动STAR-CCM+。—Unix/Linux操作系统，输入以下%

starccm+令：—Windows操作系统，双击STAR-CCM+的图标。

按照上面的方法启动之后，会出现启动画面。几秒钟后，STAR-CCM+启动完毕，主界面出现。界面Chapter22-2-2．模拟的开始方法

开始一个新的模拟。①单击[File]>[New

Simulation]。②

[Create

a

New

Simulation]出现。③选择单线程[Serial]。④单击[OK]。框1Tips!需要并行处理时，选择[Parallel]，具体的设定方法请参照

APPENDIX:B。234Chapter22-2-3．网格数据的读入

读入网格数据。框。①-②单击[File]>[Import]。③

出现[打开]

框。④-⑤选择文件[star.ccm]，点击[打开]。⑥出现[Import

MeshOptions]⑦反选[Open

geometry…]项。⑧点击[OK]。21345687选中[Opengeometry…]项的话，读入网格数据后会自动生成一个视图(Scene)。为了在后面章节中详细介绍视图(Scene)功能，所以这里反选了此项。Chapter22-2-4．STAR-CCM+的界面

网格数据读入后，各种可操作对象均显示在界面中。主菜单(

)(Toolbar)属性窗口(Properties

Window)视图窗口(Graphics

Window)输出窗口(Output

Window)树状模拟管理窗口(Simulation

Tree)Chapter22-2-5．STAR-CCM+的文件

STAR-CCM+的模拟保存之后只产生一个模拟文件(*.sim)，网格数据、分析条件、结果信息等全部保存在模拟文件中。

保存模拟文件。①点击[File]>[Save]。②

出现[保存]

框。③选择保存的文件夹。④输入[文件名]。⑤点击[保存]。12345Chapter22-2-6．视图显示

将几何模型显示在视图窗口中。

使用Scene功能来实现几何模型、速度矢量、压力标量等视图的显示。①[Scene]

>

[New

Scene]>[Geometry]。②在视图窗口中显示出几何模型。12Tips!Scene也会被保存在模拟文件(*.sim)中。但是新打开模拟文件的时候并不显示在视图窗口中，需要双击欲显示的Scene或

选择[Open]。Chapter2种类旋转放大/缩小平移方法鼠标左键鼠标中键鼠标右键缩小放大2-2-7．鼠标视图操作

使用鼠标操作在视图窗口中实现旋转、放大/缩小、平移。Chapter22-2-8．Scene新建、打开Scene。将全部模型居中显示在视图窗口。旋转模型。通过点击2点确定一个矩形的放大区域。视图的保存、设定、选择。后退(Undo)到前一步的视图。前进(Redo)到后一步的视图。模型。通过点击2点确定截面位置。通过点击2点测量距离。

Scene上按钮的作用说明如下：Chapter22-2-9．显示网格线

显示网格线。①点击[Geometry1]>[Displayers][Geometry1]。②切换到[Geometry1]属性窗口。③选中[Mesh]。④网格线显示在视图窗口中。※如果没有显示Scene

Explorer窗口，请从[Window]>[SceneExplorer]打开。1234Chapter2Chapter22-3．模型设定本节对物理模型（Physics

Continuum）的设定方法进行详细说明。2-3-1.

设定物理模型2-3-2.

设定物性值2-3-1．设定物理模型

设定物理模型。①[Continua]>[Physics

1]，选择[Select

models…]。②打开[Physics

ModelSelection]面板。12Chapter2

设定计算条件。①选择[Motion]>[Stationary]。②被选择了的模型会追加到右边的[EnabledPhysics

models]栏里。③选择[Material]>[Liquid]。④选择[Flow]>[Segregated

Flow]。1234Chapter2⑤选择[Equation

of

State]>[ConstantDensity]。⑥选择[Time]>[Steady]。⑦选择[Viscous

Regime]>[Turbulent]。567Chapter2⑧选择[Turbulence]>[K-EpsilonTurbulence]。⑨确认所有设定，然后点击[Close]。98Chapter22-3-2．设定物性值

设定物性值。①[Physics

1]>[Models]>[Liquid]>

[H2O]节点下的流体密度、粘度系数物性值，可以在此进行修改。本例使用默认的数值。1Tips!物性值可以从STAR-CCM+的物性值数据库中选择。[H2O]，选择[Replace

with]，从数据库中选择需要的流体物性。Chapter2本节对边界条件（Boundary）的设定方法进行详细说明。2-4-1.2-4-2.边界条件设定（inlet）出口边界条件设定（outlet）2-3-2．设定边界条件Chapter2

设定in的边界类型。①点击[Regions]>[Zone]>[Boundaries]>

[in]。②在属性窗口中把[Type]更改为[VelocityInlet]。122-4-1．边界条件设定（inlet）Chapter2

设定in的入流条件。①点击[Regions]>[Zone]>[Boundaries]>

[in]>[Physics

Values]>[VelocityMagnitude]>[Constant]。②在属性窗口中把[Value]的值更改为[1.0]。※改动数值后需要按回车键[Enter]生效。数值的单位会自动赋予。12Tips!入流方向是垂直于Boundary面，指向计算域的。Chapter22-4-2．出口边界条件设定（outlet）

设定out的边界条件。①点击[Regions]>[Zone]>[Boundaries]>

[out]。②在属性窗口中把[Type]更改为[PressureOutlet]。12Chapter2

设定out的出流条件。12Tips!:参考压力参考压力的值在[Continua]>[Physics]>

[Reference

Vales]>[Reference

Pressure]中进行设定。①点击[Boundaries]>[out]>[PhysicsValues]>[Static

Pressure]>[Constant]。②在属性窗口中把[Value]的值更改为[0.0]。Chapter2Chapter22-5．结果显示设定本节对计算结果的显示方法进行说明。2-5-1.

结果显示设定（压力云图）

设定压力云图。①点击图标[Create/Open

Scenes]>[Scalar]。②

展开[Scalar

Scene

1]的

树。22-5-1．结果显示设定（压力云图）1Chapter2

选择显示对象。①点击[Scalar

Scene]>[Displayers]>

[Scalar

1]>[Parts]。②在属性窗口中选择[Parts]。③点击按钮

。④点击[Close]。1234Chapter2

将显示对象变更为压力云图。①点击[Scalar

Scene

1]>[Displayers]>[Scalar1]>[ScalarField]。②在选型窗口的[Function]里，选择[Pressure]。1③云图的刻度栏变为[Pressure(Pa)]。23Chapter2

变更照明的相关设定。①[Scalar

Scene

1]

>

[Attributes]

>[Light]。②选择[Head

Light]。12Chapter2

变更显示状态。①

选择 上的[Save-Restore-Selectviews]

>

[Look

Down]

>

[+Z]

> [Up

-Y]。②显示状态被变更。12Chapter2Chapter22-6．执行计算本节对计算的执行方法进行说明。2-6-1.2-6-2.执行计算STAR-CCM+的退出方法

执行计算。1①

点击

上的[Run]。②[Residuals]窗口自动打开，计算开始执行。③点击[Scalar

Scene

1]切换到云图显示窗口。④窗口显示为压力云图。2-6-1．执行计算2随着计算进行实时更新。34Chapter2

退出STAR-CCM+。①点击主菜单[File]>[Exit]。②[Save]

框出现。③若要保存模拟文件，选择[Save]。若不保存模拟文件，选择[Discard

All]。1232-6-2．STAR-CCM+的退出方法Chapter2Chapter3Chapter3飞艇周围的流动模拟模拟概述飞艇周围的流动模拟。学习内容・掌握使用STAR-CCM+进行流动模拟的流程。・掌握计算条件的设定流程。・掌握网格的生成方法。・掌握计算执行方法。・掌握如何使用所关心的工程数据作为收敛判据的方法。・掌握模拟结果的后处理方法(流线、动画)。操作流程启动读入几何数据设定计算条件网格生成设定结果显示模拟计算Chapter33-1．模拟概述本节是对「飞艇周围的流动模拟」的概述。3-1-1.

模拟概述3-1-2.

模型尺寸3-1-1．模拟概述流体物性物性：空气密度：1.1842

kg/m3粘度系数：1.855e-5Pa･s速度：10m/s出口Chapter33-1-2．模型尺寸单位：m95115190400

11.5

20311502.5

8.5

Chapter3Chapter33-2．网格的生成本节详细说明了模型的网格生成方法。3-2-1.

启动STAR-CCM+3-2-2.

读入表面数据(Surface

Data)3-2-3.

保存模型3-2-4.

确认模型3-2-5.

网格生成的流程3-2-6.

使用包面(Surface

Wrapper)的原因3-2-7.

设定网格模型(Meshing

Models)3-2-8.

设定网格尺寸和参数①启动STAR-CCM+。Windows操作系统，双击STAR-CCM+的图标。Unix/Linux操作系统，输入以下

令：%

starccm+②STAR-CCM+启动完成之后，点击主菜单

[File]>[New

Simulation]。③[Create

a

New

Simulation]

框出现。④选择[Serial]。⑤点击[OK]。23-2-1．启动STAR-CCM+

启动STAR-CCM+。1534Chapter33-2-2．读入表面数据(Surface

Data)

读入飞艇的表面几何数据。①点击主菜单[File]>[Import

Surface…]。②

[打开]

框出现。③选择[airship.stl]。④点击[打开]。⑤[Import

surface

options]

框出现。⑥

确认[Units]单位

选择的是[m]

(米)

。⑦点击[OK]。1347256Chapter33-2-3．保存模型

保存模拟文件。①点击[File]>[Save]。②[保存]

框出现。③选择保存到的文件夹。④输入文件名[airship]。⑤点击[保存]。12345Chapter33-2-4．确认模型

设定视图显示。①

点击

里[MakeSceneTransparent]。②点击 里[Save-Restore-Selectviews]

>

[Look

Down]

>

[+Y]

>

[Up+Z]。③点击 里[Save-Restore-Selectviews]

>

[Store

Current

View]。④点击 里[Save-Restore-Selectviews]

>

[Restore

View]，可以看到当前已经保存的视图状态。选择[RestoreView]里的缩略图就可以恢复到保存过的视图状态。234这里保存的视图状态，在设定结果显示的时候会使用到。Chapter3

确认读入的表面数据。①点击[Geometry

Scene

1]>[Geometry1]。②在[Properties]属性窗口中，勾选[Mesh]项。③网格线显示在视图窗口中。123Chapter33-2-5．网格生成的流程

网格生成的流程说明如下。SurfaceImportSurfaceWrapperSurfaceRemesherPolyhedralMesherPrismLayerimportWrappedRemeshedPoly+PrismChapter33-2-6．使用包面(Surface

Wrapper)的原因

若读入的表面数据存在以下问题，则不能使用STAR-CCM+直接生成体网格。①表面错配(Mismatch)②表面之间有交叉和

(Intersection)③表面有洞(Hole)和缝隙(Gap)表面错配表面之间有交叉和Chapter3①[Representations]>

[Import]，选择[Repair

Surface]。②确认将需要检测的Region选择到右边的框中，点击[OK]。③出现[Surface

Mesh

Diagnostics]面板，被检测的Region中有问题的点线面及其错误数会显示出来。2

使用下面的面板来确认表面数据里存在问题的点线面的位置。※有关此面板的详细介绍请参照APPENDIX

E。31Tips．确认表面数据里存在问题的方法Chapter3

表面数据上出现问题的位置会以相应的颜色显示出来。Chapter3

在STAR-CCM+中，若想在有问题的表面数据上生成体网格，必须先使用【Surface

Wrapper】功能修复表面数据。

运行【Surface

Wrapper】前后的表面对比如下图所示。importimportwrappedwrappedChapter3

再使用【Surface

Remeher】功能，生成适合体网格生成的表面网格。importChapter3wrappedremeshed3-2-7．设定网格模型(Meshing

Models)

选择生成的网格。2①树状模拟管理窗口中的

[Continua]>[Mesh

1]，选择[SelectMeshingModels…]。1②打开[Meshing

Model

Selection]面板。Chapter3

选择生成网格需要用到的Mesher。12346①选择[Surface

Mesh]>[SurfaceRemesher]和[Surface

Wrapper]。Chapter3②所选择的Mesher会显示在右侧的[EnabledMeshing

models]里。③选择[Volume

Mesh]>[PolyhedralMesher]。④选择[Optional

Meshing

models]>

[Prism

Layer

Mesher]。⑤确认设定。⑥点击[Close]。5Tips．选择Mesher时的变更方法

以下说明选择Mesher时的变更方法。1①点击[Enabled

Meshing

models]里的[Surface

Wrapper]。②之前选择过的Mesher，会重新移动回到左侧的面板中。左侧面板中的Mesher，在网格生成过程中不会被使用到。③再次选择[SurfaceWrapper]，移动到右侧的[Enabled

Meshing

models]里，使其重新生效。此例的网格生成需要用到[SurfaceWrapper]，所以要确保其处于生效状态。23Chapter33-2-8．设定网格尺寸和参数

设定网格的基本尺寸。①点击树状模拟管理窗口中的

[Continua]>[Mesh

1]>[ReferenceValues]>[BaseSize]。②在属性窗口中输入[Value]的参数值，Value=40.0

m。Tips!：Base

Size是生成网格时的基本尺寸。这个值在设定别的参数时是作为ReferenceValues的基准值存在的。计算域的尺寸在较长方向上大致是

400[m]，这里取其1/10作为BaseSize的值。注）以上是比较粗糙的网格尺寸设定。12Chapter3

设定边界层网格的厚度。③点击[Continua]>[Mesh

1]>

[Reference

Values]>[Prism

LayerThickness]>[RelativeSize]。④在属性窗口中输入[Percentage

ofBase]的值为[0.5]。Tips!：Prism

Layer

Thickness这里设定的是边界层网格的总厚度（不是一层的厚度）。飞艇船舱的高度为2.5[m]，取大约其值的1/10来设定。Prism

LayerThickness34Chapter3

设定表面网格的最小尺寸。⑤点击[Continua]>[Mesh

1]>

[Reference

Values]>[Surface

Size]>

[Relative

Minimum

Size]。⑥在属性窗口中输入[Percentage

ofBase]的值为[1.0]。Tips!：Relative

MinimumSize尾翼的厚度是1.0[m]，设定值需要满足在尾翼厚度方向上至少能生成两层网格。56Chapter3

设定表面网格的目标尺寸。⑦

点击[Continua]

>

[Mesh

1]>[Reference

Values]

>

[Surface

Size]

>[Relative

Size]。⑧在属性窗口中输入[Percentage

ofBase]的值为[100.0]。Tips!：Relative

Size设定与Base

Size相同值即可。78Chapter3

设定包面(Wrapper)网格的尺寸（通过设定包面的比例因子来实现）。⑨点击[Continua]>[Mesh

1]>

[Reference

Values]>[Wrapper

ScaleFactor]。⑩在属性窗口中输入[Percentage]的值为[30.0]。Tips!:Wrapped

Scale

Factor（包面的比例因子）包面网格尺寸=Base

Size[m]×

Size[%]×Wrapped

Scale

Factor[%]=40[m]×100[%]×30[%]=12[m]910Chapter3Chapter33-3．模型设定本节对物理模型（Physics

Continuum）的设定方法进行详细说明。3-3-1.

设定物理模型3-3-2.

设定物性值3-3-1．设定物理模型

设定物理模型。①树状模拟管理窗口中的[Continua]。②点击[New]>[Physics

Continuum]。③

[Continua]>[Physics

1]。④点击[Select

models…]。⑤[Physics

Model

Selection]

框出现。12345Chapter3

设定计算条件。①选择[Space]>[Tree

Dimensional]。③选择[Motion]>[Stationary]。④选择[Material]>[Gas]。⑤选择[Flow]>[Segregated

Flow]。1②被选择了的模型会追加到右边的[EnabledPhysics

models]栏里。2345Chapter3⑥选择[Equation

of

State]>[ConstantDensity]。⑦选择[Time]>[Steady]。⑧选择[Viscous

Regime]>[Turbulent]。678Chapter3⑨选择[Turbulence]>[K-EpsilonTurbulence]。⑩确认所有设定，然后点击[Close]。109Tips!打开Auto-select mended

physics

models的时候，会自动选择紊流模型的

设定。在K-Epsilon紊流模型中・Realizable

Two-Layer

K-Epsilon・Two-Layer

All

y+Wall

Treatment会被自动选择。若想选用其它的模型，请关闭Auto-selectmended

physics

models。Chapter3Tips!物性值可以从STAR-CCM+的物性值数据库中选择。[Air]，选择[Replace

with]，从数据库中选择需要的气体物性。3-3-2．设定物性值

设定物性值。①[Physics

1]>[Models]>[Gas]>[Air]节点下的空气密度、粘度系数物性值，可以在此进行修改。本例使用默认的数值。1Chapter3本节对边界条件（Boundary）的设定方法进行详细说明。3-4-1.3-4-2.3-4-3.3-4-4.3-4-5.3-4-6.3-4-7.3-4-8.3-4-9.3-4-10.3-4-11.3-4-12.3-4-13.3-4-14.分割BoundaryBoundary设定（

）Boundary设定（出口）Boundary设定（虚拟空间侧面）Boundary设定（翼１）Boundary设定（翼２）Boundary设定（翼３）Boundary设定（飞艇船体）Boundary设定（翼４）Boundary设定（飞艇船舱）边界条件设定（inlet）边界条件设定（outlet）边界条件设定（side）边界条件设定（wall）WallWallWallInletWallWallWallInterface

BoundaryOutlet3-4．设定边界条件Chapter33-4-1．分割Boundary

显示Boundary。①点击[Regions]>[Region

1]>[Boundaries]>[airship4.stl]。②当前只存在有一个Boundary。使用分割功能，将Boundary分割成复数，便于设定。Tips!：分割Boundary的理由可以分别定义各种不同的边界条件（Velocity

Inlet、PressureOutlet等）。由于在体网格生成后，分割Boundary会变得比较

，所以最好在网格生成前就将Boundary分割好。12Chapter3

分割Boundary。①[Regions]

>

[Region

1]

>[Boundaries]>[airship4.stl]。②点击[Split

B

le]。③[Split

Boundaries

b

le]

框出现。④在[Angle(degrees)]中输入[60]。⑤点击[Apply]。⑥点击[Close]。124563Chapter3⑦确认分割之后的Boundary。⑧点击任意的Boundary。⑨对应的会在视图窗口中高亮显示。978Chapter3

更改airship4.stl的名称。①

[airship4.stl]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[inlet]。⑥点击[OK]。3-4-2．Boundary设定（）Tips!

快捷键在左键单击选中Boundary后，直接按F2键就可以进行Rename操作。123564Chapter3

更改airship4.stl（inlet）的边界类型。①点击[Inlet]。②将属性窗口里的[Type]项更改为[VelocityInlet]。1Chapter32

更改airship4.stl

2的名称。①

[airship4.stl2]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

2]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[outlet]。⑥点击[OK]。3-4-3．Boundary设定（出口）123564Chapter3

更改airship4.stl

2（outlet）的边界类型。①点击[outlet]。②将属性窗口里的[Type]项更改为[Pressure

Outlet]。12Chapter3

更改airship4.stl

3～6，它们都属于虚拟空间的侧面。①点击[airship4.stl

3]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

6]。③复数选中的[airship4.stl

3～airship4.stl

6]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

3～airship4.stl

6]合并在一起。13-4-4．Boundary设定（虚拟空间侧面）234Tips!：复数项的选择方法同Windows系统中的操作类似。按住[Shift]键选择选中从点击开始位置到点击终止位置范围内的复数项按住[Ctrl]键选择选中每次点击所包含的复数项Chapter3

更改airship4.stl

3的名称。56①

[airship4.stl3]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

3]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[side]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41237Chapter333-4-5．Boundary设定（翼1）

更改airship4.stl

7～11，它们都属于翼1。12①点击[airship4.stl

7]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

11]。③复数选中的[airship4.stl

7～airship4.stl

11]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

7～airship4.stl

11]合并在一起。4Chapter3

更改airship4.stl

7的名称。56①

[airship4.stl7]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

7]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[wing1]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41273Chapter33-4-6．Boundary设定（翼2）

更改airship4.stl

12～16，它们都属于翼2。①点击[airship4.stl12]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

16]。③复数选中的[airship4.stl

12～airship4.stl

16]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

12～airship4.stl

16]合并在一起。1234Chapter3

更改airship4.stl

12的名称。65①

[airship4.stl

12]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

12]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[wing2]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41237Chapter3

更改airship4.stl

17～21，它们都属于翼3。13-4-7．Boundary设定（翼3）234③①点击[airship4.stl17]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

21]。复数选中的[airship4.stl

17～airship4.stl

21]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

17～airship4.stl

21]合并在一起。Chapter3

更改airship4.stl

17的名称。65①

[airship4.stl

17]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

17]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[wing3]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41237Chapter33-4-8．Boundary设定（飞艇船体）

更改airship4.stl

22～30，它们都属于飞艇船体。1234①点击[airship4.stl

22]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

30]。③复数选中的[airship4.stl

22～airship4.stl

30]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

22～airship4.stl

30]合并在一起。Chapter3

更改airship4.stl

22的名称。65①

[airship4.stl

22]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

22]位置。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41237③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[body]。Chapter33-4-9．Boundary设定（翼4）

更改airship4.stl

31～35，它们都属于翼4。1234①点击[airship4.stl31]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

35]。③复数选中的[airship4.stl

31～airship4.stl

35]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

31～airship4.stl

35]合并在一起。Chapter3

更改airship4.stl

31的名称。65①

[airship4.stl

31]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

31]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[wing4]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41237Chapter33-4-10．Boundary设定（飞艇船舱）

更改airship4.stl

36～38，它们都属于飞艇船舱。1234①点击[airship4.stl

36]。②按住[Shift]键单击[airship4.stl

38]。③复数选中的[airship4.stl

36～airship4.stl

38]。④点击[Combine]，将[airship4.stl

36～airship4.stl

38]合并在一起。Chapter3

更改airship4.stl

36的名称。65①

[airship4.stl

36]。②确认视图窗口中高亮显示的[airship4.stl

36]位置。③点击[Rename]。④打开[Rename]面板。⑤在[New

Name]中填入[cabin]。⑥点击[OK]。⑦边界条件无需变更，保留默认的[Wall]即可。41372Chapter3

设定Inlet条件。①点击[Regions]>[Region

1]>[Boundaries]>[inlet]>[Physics

Values]>[VelocityMagnitude]>[Constant]。②在属性窗口中把[Value]的值更改为[10.0]。※改动数值后需要按回车键[Enter]生效。数值的单位会自动赋予。13-4-11．边界条件设定（inlet）Tips!入流方向是垂直于Boundary面，指向计算域的。Chapter312Tips!:参考压力参考压力的值在[Continua]>[Physics]>

[Reference

Vales]>[Reference

Pressure]中进行设定。3-4-12．边界条件设定（outlet）

设定outlet压力边界条件。①点击[Boundaries]>[outlet]>[PhysicsValues]>[Static

Pressure]>[Constant]。②在属性窗口中把[Value]的值更改为[0.0]。Chapter3

设定Side壁面边界条件。定义滑移壁面条件（Slip

Wall）和边界层。①点击[Boundaries]>[side]>[PhysicsConditions]>[Shear

Stress

Specification]。②在属性窗口中更改[Method]项为[Slip]。13-4-13．边界条件设定（side）2Chapter3③点击[Boundaries]>[side]>[MeshConditions]>[Customize

Prism

Mesh]。④在属性窗口中更改[Customize

Prism

Mesh]项为[Disable]。34Tips!当使用Slip壁面条件时，由于不需要计算壁面附近的速度梯度，所以就没有做边界层网格的必要。Chapter33-4-14．边界条件设定（wall）

翼、飞艇船体及飞艇船舱，都不需要变更边界设定。默认的边界条件为无滑移壁面条件（No-slip

Wall）。Tips!将壁面条件[Shear

Stress

Specification]设为[Slip]的话，计算时不考虑壁面的剪切力[Shear

Stress]影响。壁面附近的速度型分布如下图所示：no-slipChapter3slip壁面Chapter33-5．网格生成本节中说明了网格的生成方法。3-5-1.

生成表面网格3-5-2.

显示表面网格3-5-3.

更改表面网格的显示3-5-4.

生成多面体网格3-5-5.

显示多面体网格3-5-6.

显示模型截面3-5-1．生成表面网格

生成表面网格。①

点击

上的图标[Generate

SurfaceMesh]。WrappedSurface和RemeshedSurface会依次生成。②网格生成过程中可以看到进度条在滚动。③网格生成结束后，可以在进度条看到[Finished]字样。④树状模拟管理窗口的[Representations]节点下会多出来两个子节点：[WrappedSurface]和[Remeshed

Surface]。1423Chapter33-5-2．显示表面网格

显示表面网格。①选择SceneExplorer窗口中的[Geometry

1]。②选中属性窗口中的[Mesh]。③在[Representation]的下拉菜单里选择[Wrapped

Surface]。④Wrapped

Surface面网格会被显示。⑤在[Representation]的下拉菜单里选择[RemeshedSurface]。⑥Remeshed

Surface面网格会被显示。461253Chapter3Tips：其它显示方法在视图显示窗口中除模型和

Logo之外的空白区域，出现GeometryScene面板。从ApplyRepresentation中选择显示各种面网格类型。将树状模拟管理窗口中Representations节点下的各种面网格类型直接用鼠标左键拖拽到视图显示窗口中

，就可以显示了。鼠标左键拖拽、Chapter33-5-3．更改表面网格的显示

隐藏虚拟空间表面的显示。①按住[Ctrl]键在视图显示窗口中选中[inlet]和[side]。②松开[Ctrl]键，使用鼠标左键将模型旋转到一个容易选择[outlet]的位置。③再次按下[Ctrl]键，在视图窗口中选中[outlet]。123使用鼠标旋转模型。Chapter3④被选中的[inlet]、[side]、[outlet]任意高亮显示部分，出现[multiple

parts]面板。⑤选中[Displayers]>[inlet]/[side]/[outlet]>[Geometry1]>[hidden]。4⑥虚拟空间的表面被隐藏了。56Chapter3Tips：重新显示被隐藏的部分在视图显示窗口中 除模型和Logo之外的空白区域，出现GeometryScene面板。重新显示个别被隐藏的部分：选择Restore

Hidden

Part里需要重新显示的Boundary名称。重新显示所有被隐藏的部分：选择Restore

All

Hidden

Parts。Chapter33-5-4．生成多面体网格

生成多面体网格。上的图标[Generate

Volume①点击Mesh]。②网格生成过程中可以看到进度条在滚动。③网格生成结束后，可以在进度条看到[Finished]字样。④树状模拟管理窗口的[Representations]节点下会多出来一个子节点：[VolumeMesh]。1234Chapter33-5-5．显示多面体网格

显示多面体网格。①在视图显示窗口中除模型和

Logo之外的空白区域，出现GeometryScene面板。②选择[Apply

Representation]>[VolumeMesh]。1Tips!体网格表面的显示方法与面网格的显示方法相同。2Chapter33-5-6．显示模型截面

设定模型的截面显示图。①树状模拟管理窗口中的[Derived

Parts]节点。②选择[Ne rt]

>

[Section]>[Plane...]。③在[Create

Section]>[PlaneParameters]中填入以下数值：origin[x,y,z]=[0,0.1,0]normal[x,y,z]=[0,1,0]④选中[Display]>[New

GeometryPlane]。⑤点击[Create]。⑥点击[Close]。125346Chapter3

显示截面。①选择Scene

Explorer窗口中的

[Geometry

Scene

1]>[SectionGeometry]。②选中属性窗口中的[Mesh]。③截面显示在视图窗口中。123Chapter3Chapter33-6．设定