STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程

STAR-CCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2024/3/12STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程目錄Chap.1:STAR-CCM+簡介Chap.2:STAR-CCM+網(wǎng)格功能Chap.3:STAR-CCM+計算設(shè)定Chap.4:STAR-CCM+后處理Chap.5:STAR-CCM+的工具（tools）Chap.6:一個簡單的例子Chap.7:附錄STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap1.STAR-CCM+簡介1.1STAR-CCM+是什么?1.2STAR-CCM+求解問題的過程.1.3STAR-CCM+的工作界面.1.4現(xiàn)有的網(wǎng)格功能.1.5現(xiàn)有的物理模型.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程1.1STAR-CCM+是什么?STAR-CCM+由CD-adapco公司開發(fā)，是“下一代的CFD解決方案”強大的網(wǎng)格能力：從面網(wǎng)格（Surfacewrapper）到體網(wǎng)格。先進的物理模型:包括層流，湍流，多相流，氣穴，輻射，燃燒，邊界層轉(zhuǎn)戾，高馬赫流，共軛熱傳導(dǎo)等等，以及新的熱交換器和風(fēng)扇模型。多面體網(wǎng)格：較少的內(nèi)存和更快的求解速度。強大的可視化：:分析過程中的動態(tài)顯示。可信賴的結(jié)果:STAR-CCM+solver的穩(wěn)健性網(wǎng)格兼容性:STAR-CD,ICEM,GridGen,Gambit十億以上的網(wǎng)格處理能力:誕生之初，STAR-CCM+就專門為處理大規(guī)模網(wǎng)格而設(shè)計。.STAR-CCM+makestheTourdeFrancelessofaDrag

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程1.2STAR-CCM+求解問題的過程準(zhǔn)備網(wǎng)格選擇物理模型輸入模型設(shè)定邊界條件設(shè)定初始條件運算后處理STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程1.3STAR-CCM+的工作界面STAR-CCM+的工作界面(workspace)如下:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程1.4網(wǎng)格功能

(Version2.02.009)和其他網(wǎng)格生成軟件的協(xié)調(diào)性可以輸入來自以下網(wǎng)格:pro-STARGridgenFluentGambitSTAR-CDICEM可以輸出到pro-STAR進行后處理面網(wǎng)格面網(wǎng)格工具:SurfaceremesherSurfacewrapperHolefillerEdgezipper特征線提取和編輯工具體網(wǎng)格3種體網(wǎng)格模型:tetrahedralpolyhedraltrimmed邊界層網(wǎng)格模型：prismlayer精細網(wǎng)格調(diào)節(jié)：Volumesources全局或局部參數(shù)設(shè)置網(wǎng)格演化Transform–縮放,平移和旋轉(zhuǎn)對邊界（boundaries）和區(qū)域（regions）的分裂和合并創(chuàng)建，刪除和融合交界面（interfaces）融合內(nèi)部邊界將3維網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為2維表面幾何輸入可以導(dǎo)入的面網(wǎng)格或幾何:.dbs-pro-STARsurfacedatabasemeshfile.inp-pro-STARcell/vertexshellinputfile.nas-NASTRANshellfile.pat-PATRANshellfile.stl-StereolithographyfileSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程1.5現(xiàn)有的物理模型

(Version2.02.009)流動和能量無粘，層流，湍流。氣體，液體，固體和多孔介質(zhì)。共軛傳熱自由表面(VOF)空化(cavitation)輻射類型的熱交換FAN性能曲線修正的動量源項?；灸Ｐ涂臻g二維l軸對稱三維時間穩(wěn)態(tài)顯式非穩(wěn)態(tài)隱式非穩(wěn)態(tài)運動運動參照系模型#剛體運動模型輻射Surface-to-surfaceDiscreteordinate湍流Spallart-AllmarasK-EpsilonK-Omega雷諾應(yīng)力輸運方程壁面處理(Lowy+,Highy+,Ally+)壁面距離(Exact,Approximate)邊界層轉(zhuǎn)戾（prescriptiveboundary-layertransition）燃燒EddyBreakUp(EBU)PresumedProbabilityDensityFunction(PPDF),adiabaticandnon-adiabaticSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap2.STAR-CCM+網(wǎng)格功能2.1面網(wǎng)格2.1.1SurfaceWrapper2.1.2SurfaceRemesher2.1.3特征線2.1.4修補工具（holefiller,edgezipper)2.2體網(wǎng)格2.2.1Polyhedralmesher2.2.2Tetrahedralmesher2.2.3Trimmer2.2.4prsimlayermesher2.3模型的演化2.4界面的處理STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.1surfacewrapper在導(dǎo)入的CAD數(shù)據(jù)質(zhì)量較差時,例如存在:洞和縫隙;錯配的邊;多重邊(multipleedges);折疊尖角(sharpanglefolds);很差的三角形狀(如needlescells);交叉(selfintersection);非流形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(non-manifoldtopology)時,surfacewrapper可以用來提供一個封閉，流形，非交叉的表面。包括：封閉洞(holes),縫隙(gaps)和錯配的面(mismatches);去掉雙重面(doublesurfaces),除去不需要的內(nèi)部幾何特征;簡化表面,除去不必要的細節(jié);提供基于曲率(curvature),臨近率(proximity)以及對獨立表面的細化STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.1.1surfacewrapper的屬性選項Surfacewrapper的屬性有3個選項:DocurvaturerefinementDogapclosureDoproximityrefinement缺省情況下,只有Docurvaturerefinement打開curvaturerefinement,gapclosure,proximityrefinement在附錄中有介紹STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.1.2surfacewrapper的全局(global)設(shè)定使用surfacewrapper時,有如下的全局控制參數(shù):basesize;gapclosuresize;surfacecurvature(#Pts/circle);surfaceproximity(SearchFloor,#Pointsinagap);surfacesize;wrapperfeatureangle;andwrapperscalefactor解釋STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.1.3surfacewrapper區(qū)域(region)設(shè)定在區(qū)域(region)這一級,有三個選項來進一步控制包面效果,它們是:volumeofinterestspecification;contactprevention;smallestwrappingvolume其中體積指定(volumeofinterestspecification)有如下四個選項:external;largestinternal;seedpoint;nthlargestLargestinternalexternalSeedpointNthlargest解釋有關(guān)區(qū)域Region和邊界(boundary)的概念見附錄STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.1.4surfacewrapper邊界(boundary)設(shè)定在邊界(boundary)這一級,對每一個邊界,有四個控制參數(shù):customgapclosuresize;customsurfacecurvature;customsurfaceproximity;customsurfacesize解釋STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.2surfaceremeshersurfaceremesher用來對已有的表面進行再次三角化,以便提高表面三角形質(zhì)量,為生成體網(wǎng)格做準(zhǔn)備.Remeshing的效果主要取決你設(shè)定的目標(biāo)尺度,同時可以提供基于表面曲率(curvature),臨近率(proximity)的細化.在每個邊界(boundary),可以設(shè)定不同的目標(biāo)尺度,進行局部控制.也可以取消remesher,以便保留原始網(wǎng)格.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.2.1surfaceremesher的屬性選項Surfaceremesher的屬性有兩個選項:DocurvaturerefinementDoproximityrefinement缺省情況下,兩個選項都打開curvaturerefinement,proximityrefinement在附錄中有介紹STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.2.2surfaceremesher的全局(global)設(shè)定使用surfaceremesher時,有如下的全局控制參數(shù):basesize;surfacecurvature(#Pts/circle);surfacegrowthrate;surfaceproximity(SearchFloor,#Pointsinagap);surfacesize解釋STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.2.3surfaceremesher邊界(boundary)設(shè)定在區(qū)域(region)這一級,remesher沒有控制選項.在邊界(boundary)這一級,有如下四個控制參數(shù):customsurfacecurvature;customsurfaceproximity;customsurfacesize;customizesurfaceremeshing解釋STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.3特征線為了抓住想要的幾何特征,得到高質(zhì)量的網(wǎng)格(無論是面網(wǎng)格還是體網(wǎng)格),有必要定義特征線.所有定義為特征線的邊(edge),將會在meshing過程中保留.此外,在進行表面修理時(例如補洞,縫合邊),也需要事先定義特征線.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.3.1創(chuàng)建特征線

STAR-CCM+里,可以創(chuàng)建下面五種特征線:sharpedges–創(chuàng)建基于銳邊角度值(Sharpedgeanglevalue)的特征線(缺省值為31度);freeedges–將所有的自由邊定義為特征線;non-manifoldedges–將所有的非流形邊定義為特征線;patchperimeters–將patch的周圍定義為特征線boundaryperimeters–將邊界的周圍定義為特征線STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.3.2增加特征線特征線可以按照如下方式手動添加STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.3.3編輯特征線可以對特征線進行編輯(重新分組或刪除)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.4.面的修補STAR-CCM+里可以利用特征線對表面進行修補.補洞(holefiller)縫合邊(edgezipper)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.4.1補洞(holefiller)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.1.4.2縫合邊(zippingedge)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.2體網(wǎng)格STAR-CCM+有三種體網(wǎng)格模型:tetrahedralmesherpolyhedralmeshertrimmer對以上3種網(wǎng)格模型,都可以同時使用prismlayermesher,以便在近壁區(qū)域產(chǎn)生棱柱狀邊界層網(wǎng)格.使用volumesource(包括長方體,球體,圓柱體,圓錐體)可以對網(wǎng)格密度進行控制當(dāng)解析結(jié)果存在時,生成新的網(wǎng)格后,解析結(jié)果會自動映射到新的網(wǎng)格上.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.2.1polyhedralmesh使用polyhedralmesher產(chǎn)生的網(wǎng)格如下:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.2.2tetrahedralmesh使用tetrahedralmesher產(chǎn)生的網(wǎng)格如下:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.2.3Trimmedmesh使用trimmer產(chǎn)生的網(wǎng)格如下:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.2.4prismlayermesh邊界層網(wǎng)格有如下控制參量:邊界層層數(shù);邊界層厚度;邊界層分布(三種方法任選其一):stretchingfactornearwallthicknessthicknessratioStretchingfactor:相鄰兩層厚度之比Nearwallthickness:最靠近壁面那一層的厚度Thicknessratio:最外層和最內(nèi)層厚度之比STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3模型的演化2.3.1三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)化二維網(wǎng)格2.3.2針對區(qū)域(region)的演化2.3.2.1區(qū)域的縮放2.3.2.2區(qū)域的平移2.3.2.3區(qū)域的旋轉(zhuǎn)2.3.2.4區(qū)域的合并2.3.2.5區(qū)域的分割2.3.3針對邊界(boundary)的演化2.3.3.1邊界的合并2.3.3.2邊界的融合2.3.3.3邊界的分割2.3.3.4邊界的投影STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.1:三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)化二維導(dǎo)入三維網(wǎng)格后,任何位于Z=0平面的邊界(boundary)都可以被抽取出來,然后作為二維網(wǎng)格來計算.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.1區(qū)域的縮放STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.2區(qū)域的平移STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.3區(qū)域的旋轉(zhuǎn)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.4區(qū)域的合并STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.5區(qū)域的分割通過連續(xù)性對區(qū)域進行分割STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.2.5區(qū)域的分割(續(xù))：通過函數(shù)可以通過用戶場函數(shù)來對區(qū)域進行分割,例如通過Tools>Fieldfunctions>newfunction,建立名為UserFieldFunction1的用戶函數(shù):

($$Centroid[0]<4)?0:1

然后通過該函數(shù)對圖示區(qū)域進行分割.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.3.1邊界的合并STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.3.2邊界的融合STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.3.3邊界的分割有五種方法可以進行邊界的分割:splittingnon-contiguousboundaries;splittingboundariesbyangle;splittingbyfunction;splittingbypatches;splittingbyfeaturecurvesSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.3.3.4邊界的投射有時為了創(chuàng)建交界面或是抽取二維網(wǎng)格,需要將一條起伏的邊界投射到某一平面上,這時可以使用邊界的投射功能STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.4界面(interface)的處理界面(Interfaces)可以由現(xiàn)存的邊界(boundary)創(chuàng)建:由兩條邊界創(chuàng)建一個界面將一條邊界轉(zhuǎn)化為界面界面可以用來:創(chuàng)建baffle或porousbaffles;創(chuàng)建周期性邊界將兩塊同一類型或不同類型的區(qū)域連接起來.界面的類型見附錄STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.4.1由兩條邊界創(chuàng)建交界面選擇兩條需要定義為界面的邊界,可以創(chuàng)建一個交界面.然后在Interfaces節(jié)點上會出現(xiàn)一個新的界面名稱.在Interfaces下會出現(xiàn)一個新的節(jié)點.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程2.4.2將一條邊界轉(zhuǎn)化為交界面將一條邊界轉(zhuǎn)化為交界面時:這條邊界(boundary)會自動生成一份拷貝;一個in-place類型的交界面會自動創(chuàng)建STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap.3STAR-CCM+計算設(shè)定3.1物理模型3.2邊界條件3.3初始條件3.4Solver參數(shù)3.5監(jiān)控(monitor)設(shè)置3.6終止判據(jù)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.1物理模型空間二維,三維,軸對稱時間穩(wěn)態(tài),顯式非穩(wěn)態(tài),隱式非穩(wěn)態(tài)運動靜止,剛體運動,運動參照系材料氣體,液體,固體,多組分氣體,多組分液體,多相流(VOF,可以考慮空化)流動耦合求解,分離求解狀態(tài)方程常密度,理想氣體,多項式密度粘性格式無粘,層流,湍流輻射Surface-to-surface,Discreteordinate其他被動標(biāo)量,重力,etcSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.1物理模型(續(xù))湍流模型K-EpsilonLienLow-ReAKNLow-ReRealizableK-ERealizable2-layerK-EStandardK-EStandard2-layerK-EK-OmegaBSLK-OmegaSSTK-OmegaStandard(wilcox)K-Omega雷諾應(yīng)力模型線性壓力應(yīng)變線性壓力應(yīng)變(2層)二次壓力應(yīng)變Spalart-Allmaras標(biāo)準(zhǔn)Spalart-Allmaras高雷諾數(shù)Spalart-AllmarasSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.2邊界條件STAR-CCM+使用如下的邊界條件：velocityinlet;symmetryplane;wall;stagnationinlet;pressureoutlet;massflowinlet;free-stream;andflow-splitoutlet.選擇類型定義大小STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.3初始條件初始條件可以通過如下方法設(shè)定:使用定值;使用場函數(shù)使用列表數(shù)據(jù).此外，還可以對每個單獨的區(qū)域設(shè)定進行定制。注：現(xiàn)在的版本不支持通過UserCode來定義初始條件STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.3.1使用定值通常情況下，大多數(shù)初始條件均直接輸入定值。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.3.2使用自定義場函數(shù)步驟:定義場函數(shù)選擇該變量指定方式為FieldFunction選中已定義的場函數(shù)例如在VOF兩相流計算中，指定空氣的體積份數(shù)為：($$Position[0]>=-1)?1:0

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.3.3通過列表數(shù)據(jù)指定步驟:讀入列表數(shù)據(jù)選擇指定方式為Table(*)選中已讀入的table數(shù)據(jù)123STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.4Solver參數(shù)在Solver節(jié)點，可以調(diào)整諸如松弛因子，Courant數(shù)之類的求解器參數(shù)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.5監(jiān)控(monitor)設(shè)置STAR-CCM+可以提供兩種監(jiān)控：殘差監(jiān)控(residualmonitors)基于Report的監(jiān)控(report-basedmonitors)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.5.1殘差監(jiān)控殘差（residual)代表各守恒方程在控制單元的不滿足程度。缺省情況下，在進行運算時殘差監(jiān)控（Monitors)和殘差顯示(plots)會自動創(chuàng)建。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.5.2基于報告(Report)的監(jiān)控基于Report的監(jiān)控可以用來監(jiān)視我們感興趣的變量（例如壓力系數(shù)）在迭代過程中的變化情況。任何一個report都可以用來創(chuàng)建監(jiān)控(Monitor),同時基于report的監(jiān)控(Monitor)可以用做計算的終止判據(jù)。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.6.終止判據(jù)使用自動生成的終止判據(jù)穩(wěn)態(tài)非穩(wěn)態(tài)使用基于監(jiān)視(monitor)的終止判據(jù)最大值最小值漸進值STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.6.1使用自動生成的終止判據(jù)穩(wěn)態(tài)MaximumSteps;StopFile:非穩(wěn)態(tài)MaximumInnerIterations;MaximumPhysicalTime;MaximumSteps;andStopFile.解釋STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.6.2基于監(jiān)視值的終止判據(jù)相對于設(shè)置迭代步數(shù)，更有意義的方法是設(shè)置基于監(jiān)視值的終止條件，例如限定殘差最小值，或是監(jiān)控某個物理量（例如阻力系數(shù)和升力系數(shù)）是否達到穩(wěn)定。有3種限制方法：最小值(minimum)最大值(maximum)漸進值(asymptoticlimit)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.6.2.1使用最大/最小值缺省情況下，基于monitor的終止條件均采用最小值限制。選擇最大或最小值限制后，可在屬性欄設(shè)置指定的數(shù)值。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程3.6.2.2使用漸進值使用漸進值限定(asymptoticlimit)的方法可以讓我們監(jiān)視某個變量是否達到穩(wěn)定.如在給定區(qū)間（如10個迭代步數(shù)）的最大變化量（|Max-Min|)小于某個數(shù)值，則計算終止。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap.4STAR-CCM+后處理4.1顯示幾何4.2顯示標(biāo)量4.3顯示矢量4.4顯示流線4.5顯示x-y圖STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程4.1顯示幾何操作:Scenes>NewScene>Geometry在屬性欄可控制不同的顯示模式,如顯示網(wǎng)格,特征線,輪廓線等STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程4.2顯示標(biāo)量操作:Scenes>NewScene>Scalar在屬性欄可控制標(biāo)量的顯示STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程4.3顯示矢量操作:Scenes>NewScene>Vector在屬性欄可控制矢量的顯示缺省情況下顯示的是速度場，但是其它矢量場也可以顯示出來。STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程4.4顯示流線顯示流線的步驟:創(chuàng)建一個新的Scene創(chuàng)建一個新的derivedpart.(操作:DerivedParts>New>Streamline...)這樣一個新的streamline節(jié)點會出現(xiàn)在該Scene下,可以在屬性欄控制顯示效果.(lines,ribbons,tubes)123STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程4.5顯示X-Y圖顯示X-Y圖的步驟:右擊Plots,選擇New

Plot>

XY

Plot.選擇數(shù)據(jù)所在的part(如某個截面)選擇X,Y軸的類型,選擇函數(shù)名稱213STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap.5STAR-CCM+其他工具（tools)5.1注釋5.2局部坐標(biāo)系5.3場函數(shù)5.4table5.5用戶子程序5.6VolumeshapesSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.1使用注釋注釋是什么注釋就是用戶想要增加在圖形里面的文字或圖片.3D圖形2D圖形STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.1.1添加注釋添加注釋的步驟:右擊Annotations節(jié)點,選擇New>SimpleText出現(xiàn)新的節(jié)點:user1,在屬性欄進行定義.將定義好的注釋拖到scene圖形中123STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.2局部坐標(biāo)系局部坐標(biāo)系可以在全局坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上定義.可以是笛卡爾,圓柱或球形坐標(biāo)系.局部坐標(biāo)系經(jīng)常用來定義邊界條件和初始條件,例如:提供一個旋轉(zhuǎn)進口的速度剖面.提供一個旋轉(zhuǎn)區(qū)域的速度STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.2.1創(chuàng)建局部坐標(biāo)系在Tools節(jié)點,CoordinateSystemsnode>New>CartesianCoordinateSystem.在屬性欄進行定義.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.2.2顯示局部坐標(biāo)系將創(chuàng)建好的局部坐標(biāo)系節(jié)點”拖”到Scene圖形窗口(見1)或是”拖”到該Scene節(jié)點(見2).(1)(2)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.3用戶場函數(shù)STAR-CCM+可以讓用戶定義自己的場函數(shù),可以是標(biāo)量場或矢量場;可以手動創(chuàng)建或是在已有場函數(shù)的基礎(chǔ)上定義定義用戶場函數(shù)的語法采用C語言子集.如果出現(xiàn)語法錯誤,在輸出窗口有相應(yīng)提示.例如:($$Position[0]>=-1)?1:0

($Time>=0.01)?1000:300+70000*$Time

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.3.1定義場函數(shù)在Tools節(jié)點,選擇FieldFunctions>NewFunction.在屬性欄對函數(shù)進行具體定義對函數(shù)進行定義STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.3.2引用已有函數(shù)$Temperature

$$Velocity

$$Position[0]

$$Velocity[0]

定義用戶場函數(shù)時經(jīng)常要引用已有的函數(shù)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.3.3userfunction示例體積份數(shù)初始分布:($$Position[0]>=-1)?1:0邊界上的溫度隨時間的變化(0.1秒之前從300K線性上升到1000K:($Time>=0.01)?1000:300+70000*$Time采用[X,Y,Z]的形式定義一個管道的初始速度場,以X=4為分界面,在大直徑截面上的速度為10,在小直徑截面上速度為2:[($$Centroid[0]<4)?2:10,0,0]STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.4TableSTAR-CCM+里的Table意指包含多個變量的表狀數(shù)據(jù)我們可以:讀入table數(shù)據(jù),例如來定義邊界條件和初始條件從流場中抽取table數(shù)據(jù).例如可以用來作為其他模擬時的邊界條件或初始條件..STAR-CCM+可以抽取2種基本類型:xyzinternaltablesradialinternaltables.STAR-CCM+可以讀入3種基本表格類型:.tab,.csv,.xy"Pressure""X""Y""Z"-4.575748e+000-8.418948e-0032.498270e-0022.594989e-0047.556490e-001-1.588532e-0022.644022e-0028.548013e-003…{'Type':'xyz''DataSets':['X''Y''U''SaNut']'X':[-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4-4]'Y':[1.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0]'U':[0.040.1230.2090.2910.3590.4090.4450.4710.4910.5090.523]'SaNut':[1.14e-05

3.51e-05

6.078e-05

8.84e-05

0.00012

0.00015

0.00019

0.00022

0.00026

0.00030

0.00035]

}

.tab.csv-4.0350.8604-3.3860.8584-2.4870.84544-2.0170.81856-1.6950.78999-0.9370.67503-0.7610.64874-0.4550.5848-0.2880.56893-0.110.56395.xySTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.4.1讀入table右擊Table節(jié)點,選擇New>File...STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.4.2創(chuàng)建table步驟:創(chuàng)建一個新的空table(XYZ或RInternal)指定數(shù)據(jù)所在的part.指定抽取的變量.抽取數(shù)據(jù).這樣,新的table數(shù)據(jù)創(chuàng)建出來.可以用于當(dāng)前模擬或是輸出到外部文件12143STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5用戶子程序(usercode)Usercode可以讓用戶自己定制函數(shù),函數(shù)可以用C,C++或Fortran寫成.Usercode采用用戶庫(userlibrary)的形式出現(xiàn).每個用戶庫包含一個(或多個)用戶函數(shù)(userfunction)和一個注冊函數(shù)(libraryregistrationfunction).一旦用戶庫(userlibrary)被導(dǎo)入,其定義的用戶函數(shù)會出現(xiàn)在合適的下拉菜單(drop-downlists)中,以備使用.Usercode一般用來指定邊界(boundary)或區(qū)域(region)上的值的分布.例如初始條件,邊界條件,源項.用來定義標(biāo)量場或矢量場的Usercode,其功能和FieldFunction差不多.但是相比FieldFunction,Usercode顯得更加強大,可以實現(xiàn)更復(fù)雜的功能.LoadingaNewUserLibrarySTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.1創(chuàng)建用戶子程序的步驟

用戶函數(shù)的書寫必須遵守C模版(Ctemplate)或Fortran模版(Fortrantemplate)的規(guī)范.每個定義的用戶函數(shù)都要加至注冊函數(shù)中(libraryregistrationfunction),以實現(xiàn)注冊.編譯用戶函數(shù)和注冊函數(shù),可以得到最終所需的用戶庫(userlibrary).STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.2用戶函數(shù)模版C模版#include"Real.h"voidname(result,intsize,args...);Fortran模版subroutinename(result,size,args...)useStarRealModinteger,intent(in)::sizeSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.3用戶函數(shù)示例(C)以下用戶函數(shù)設(shè)定邊界上的溫度梯度為零.#include"Real.h"

/*Setboundarytemperatureequaltocelltemperature*/voidzeroGradT(Real*result,intsize,int(*fc)[2],Real*T){inti;

/*LoopthroughallentitiesapplyingT_boundary=T_cell**fc[i][0]isthecellnexttoi*/for(i=0;i!=size;++i){result[i]=T[fc[i][0]];}}

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.3用戶函數(shù)示例(Fortran)以下用戶函數(shù)設(shè)定邊界上的溫度梯度為零.CSetboundarytemperatureequaltocelltemperaturesubroutinezeroGradT(result,size,fc,T)useStarRealModimplicitnoneinteger,intent(in)::sizereal(StarReal),intent(out)::result(size)integer,intent(in)::fc(2,*)real(StarReal),intent(in)::T(*)integeriCLoopthroughallentitiesapplyingT_boundary=T_cellCfc(1,i)isthecellnexttoidoi=1,sizeresult(i)=T(fc(1,i))enddo

returnendSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.4注冊函數(shù)(Libraryregistrationfunctions)

每個用戶庫必須包含一個注冊函數(shù):uclib(forC)或者uflib(forFortran).當(dāng)用戶庫被加載時,STAR-CCM+會首先調(diào)用注冊函數(shù),以便確認(rèn)用戶庫里究竟定義了哪些用戶函數(shù),以及它們的返回值的類型是什么.注冊函數(shù)(Libraryregistrationfunctions)也須遵守C模版或Fortran模版的規(guī)范.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.5注冊函數(shù)示例(C)#include"uclib.h"

voidzeroGradT(Real*,int,int*,Real*);voidinitVelocity(Real*,int,CoordReal*);voidsutherlandViscosity(Real*,int,Real*);

voiduclib(){/*Registeruserfunctionshere*/ucfunc(zeroGradT,"BoundaryProfile","ZeroGradientTemperature");ucarg(zeroGradT,"Face","FaceCellIndex",sizeof(int[2]));ucarg(zeroGradT,"Cell","Temperature",sizeof(Real));

ucfunc(initVelocity,"RegionProfile","InitialVelocity");ucarg(initVelocity,"Cell","Centroid",sizeof(CoordReal[3]));

ucfunc(sutherlandViscosity,"ScalarFieldFunction","SutherlandViscosity");ucarg(sutherlandViscosity,"Cell","Temperature",sizeof(Real));}STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.5注冊函數(shù)示例(Fortran)TheequivalentlibraryregistrationfunctioninFortran90couldbecodedinuflib.f:subroutineuflib()useStarRealModimplicitnoneCRegisteruserfunctionshereexternalzeroGradT,initVelocity,sutherlandViscositycalluffunc(zeroGradT,"BoundaryProfile",&"ZeroGradientTemperature")callufarg(zeroGradT,"Face",&"FaceCellIndex",2*StarIntSize)callufarg(zeroGradT,"Cell",&"Temperature",StarRealSize)

calluffunc(initVelocity,"RegionProfile",&"InitialVelocity")callufarg(initVelocity,"Cell",&"Centroid",3*CoordRealSize)

calluffunc(sutherlandViscosity,"ScalarFieldFunction",&"SutherlandViscosity")callufarg(sutherlandViscosity,"Cell",&"Temperature",StarRealSize)returnendSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.5.6創(chuàng)建用戶庫(UserLibrary)

用如下的命令編譯得到用戶庫.Compiler

Compilation

CommandGCC

gcc-fPIC-shared*.c-olibuser.soGNU

Fortran77

g77-fPIC-shared*.f-olibuser.soG95

g95-fPIC-shared*.f-olibuser.soSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.6VolumeshapesVolumeshapes可以讓用戶定義四種不同類型的封閉體積,即塊狀,圓錐,圓柱,球體,以便進行網(wǎng)格細化(或粗化).Volumeshapes可以手動輸入數(shù)值創(chuàng)建或使用交互式工具.可以使用不同類型的Volumeshapes,Volumeshapes之間可交叉.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.6.1創(chuàng)建Volumeshapes(球狀)Tools>VolumeShapes>NewShape>sphere

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.6.2創(chuàng)建Volumeshapes(塊狀)Tools>VolumeShapes>NewShape>brick

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.6.3創(chuàng)建Volumeshapes(柱狀)Tools>VolumeShapes>NewShape>cylinder

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程5.6.4創(chuàng)建Volumeshapes(圓錐)Tools>VolumeShapes>NewShape>cone

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Chap.6一個簡單的例子Y-tubeSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程啟動STAR-CCM+在UnixandLinux機器上,輸入(須事先正確設(shè)置PATH環(huán)境變量):

starccm+在Windows2000/XP機器上,從Start菜單打開程序:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程新建一個Simulation>>simulation是什么?>>使用Client和ServerSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程導(dǎo)入網(wǎng)格STAR-CCM+在輸出欄顯示反饋信息.

在Region節(jié)點下會出現(xiàn)一個新的region:Region1STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程查看表面網(wǎng)格在屬性欄選中Mesh,可以顯示網(wǎng)格STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程創(chuàng)建特征線并補洞選中特征線節(jié)點,右擊然后選擇FillAllHoles在補洞之前,必須將洞口周圍的自由邊作為特征線創(chuàng)建出來.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程分割邊界必須將名為FilledHoles的邊界分開,以便定義不同的邊界條件.STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程設(shè)定邊界名稱及類型BoundaryNewnameBoundarytypeBoundary1wallWallFilledHolesinlet1VelocityInletFilledHoles2outletFlow-SplitOutletFilledHoles3inlet2VelocityInlet設(shè)定如下的邊界名稱及類型STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程選擇網(wǎng)格模型STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程設(shè)定總體網(wǎng)格參考值設(shè)定如下的總體網(wǎng)格控制參數(shù):ReferenceNodeNamePropertyNameValueBaseSizeValue3mmNumberofPrismLayersNumberofPrismLayers2(default)PrismLayerStretchingPrismLayerStretching1.5(default)PrismLayerThickness>AbsoluteSizevalue3mmSurfaceCurvature#Pts/circle36(default)SurfaceGrowthRateSurfaceGrowthRate1.3(default)SurfaceProximitySearchFloor0.0(default)SurfaceSize>RelativeMinimumSizePercentageofBase25(default)SurfaceSize>RelativeTargetSizePercentageofBase100(default)VolumeMeshDensityDensity1.0(default)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程運行SurfaceRemesher在工具欄,點擊

(生成面網(wǎng)格)按鈕,生成新的面網(wǎng)格(網(wǎng)格數(shù):785154)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程運行PolyhedralVolumeMesher(多面體網(wǎng)格數(shù):123874)在工具欄,點擊

(生成面網(wǎng)格)按鈕,生成新的面網(wǎng)格STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程選擇物理模型在Physics

Model

Selection對話窗口,依次選擇如下模型:SpaceThreedimentionalMaterialGasMotionStationaryFlowSegregatedflowEquationofstateIdealgasTimeSteadyViscousregimeTurbulentturbulenceK-EturbulenceSTARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程設(shè)定初始條件variablesInitialvaluesPressure0(gauge)velocitycomponents[0,0,0](m/s)Turbulentdissipationrate150(J/kg-s)Turbulentkineticenergy1.5(J/kg)設(shè)定如下初始條件:在湍流指定方式節(jié)點,選擇K+Epsilon指定方法STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程設(shè)定邊界條件BoundariestypeBoundaryconditionsinlet1Velocityinlet(default,T=300K,V=1m/s)inlet2Velocityinlet(T=350K,V=1m/s)outletFlow-splitoutlet(default)Wallwall(default)設(shè)定如下邊界條件:STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程設(shè)定Solver參數(shù)和計算終止條件使用缺省的求解器參數(shù)設(shè)定最大迭代步數(shù)(Maximum

Steps)為250

STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程創(chuàng)建Report,創(chuàng)建基于Report的監(jiān)控(Monitor)和顯示(Plot)STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程進行計算(在計算工程中,可以隨時點擊(Stop)按鈕終止計算.然后點擊可繼續(xù)計算)點擊工具欄上的

(Run)按鈕開始計算STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程創(chuàng)建DerivedPart:一個截面勾上Plane

Tool可以顯示交互式定義工具,以方便截面的選取.定義截面完成后,一個新的節(jié)點出現(xiàn)在Derived

Parts下STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程顯示標(biāo)量云圖選擇想要的變量STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程顯示速度矢量STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程改變網(wǎng)格已有的結(jié)構(gòu)會自動映射到新的網(wǎng)格上在網(wǎng)格模型選擇窗口,反選Polyhedralmodel,然后選擇Trimmermodel.點擊重新生成體網(wǎng)格STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程進行更多迭代設(shè)定最大迭代步數(shù)為500,點擊進行更多迭代STARCCM基礎(chǔ)培訓(xùn)教程Y_tubeCase:總結(jié)啟動STAR-CCM+新建一個Simulation導(dǎo)入網(wǎng)格查看網(wǎng)格表面創(chuàng)建特征線并補洞分割邊界設(shè)定邊界名稱及類型選擇網(wǎng)格模型設(shè)定總體網(wǎng)格參考值運