2024年度-starccm實(shí)例教程

starccm實(shí)例教程1目錄軟件介紹與安裝界面功能與操作指南前處理：網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置后處理：結(jié)果可視化與數(shù)據(jù)分析實(shí)例演示：簡(jiǎn)單流體動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)階應(yīng)用：多物理場(chǎng)耦合模擬總結(jié)回顧與拓展學(xué)習(xí)資源推薦201軟件介紹與安裝Chapter3Star-CCM+是一款高級(jí)的多物理場(chǎng)仿真軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域。該軟件提供了豐富的物理模型庫(kù)和強(qiáng)大的求解器，支持從幾何建模到后處理的完整工作流程。Star-CCM+具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，能夠滿足不同用戶的個(gè)性化需求。Star-CCM+概述401020304一體化的工作環(huán)境Star-CCM+將幾何建模、網(wǎng)格生成、物理設(shè)置、求解和后處理等步驟集成在一個(gè)統(tǒng)一的環(huán)境中，提高了工作效率。高質(zhì)量的網(wǎng)格生成Star-CCM+具備先進(jìn)的網(wǎng)格生成技術(shù)，能夠生成高質(zhì)量的計(jì)算網(wǎng)格，提高仿真的準(zhǔn)確性和效率。強(qiáng)大的物理模型庫(kù)軟件內(nèi)置了豐富的物理模型，包括流體動(dòng)力學(xué)、傳熱、傳質(zhì)、電磁學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等，支持多物理場(chǎng)耦合仿真。高效的求解器軟件采用了先進(jìn)的數(shù)值算法和并行計(jì)算技術(shù)，能夠快速準(zhǔn)確地求解復(fù)雜的物理問(wèn)題。軟件特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)5安裝步驟及注意事項(xiàng)0102031.下載Star-CCM+安裝包并解壓到指定目錄。2.運(yùn)行安裝程序，按照提示進(jìn)行安裝。安裝步驟6安裝步驟及注意事項(xiàng)3.選擇安裝類型（典型安裝或自定義安裝），設(shè)置安裝路徑和其他選項(xiàng)。4.等待安裝完成，啟動(dòng)Star-CCM+軟件。7安裝步驟及注意事項(xiàng)01注意事項(xiàng)021.確保計(jì)算機(jī)滿足軟件的最低系統(tǒng)要求，包括操作系統(tǒng)、內(nèi)存、硬盤空間等。032.在安裝過(guò)程中，建議關(guān)閉其他正在運(yùn)行的程序，以免影響安裝速度和成功率。043.安裝完成后，及時(shí)更新軟件到最新版本，以獲取最新的功能和性能改進(jìn)。802界面功能與操作指南Chapter901020304包括菜單欄、工具欄、項(xiàng)目樹、屬性窗口等。主界面顯示三維模型，支持縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等操作。模型視圖區(qū)展示模擬結(jié)果，如流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等。結(jié)果視圖區(qū)顯示計(jì)算過(guò)程中的日志信息，如錯(cuò)誤、警告、計(jì)算進(jìn)度等。日志窗口界面布局及功能區(qū)域劃分10文件操作新建、打開、保存、另存為等。視圖操作縮放、旋轉(zhuǎn)、平移、重置視圖等。選擇工具點(diǎn)選、框選、反選等?？旖萱ICtrl+C（復(fù)制）、Ctrl+V（粘貼）、Ctrl+Z（撤銷）等。常用工具欄與快捷鍵使用1103格式轉(zhuǎn)換可將模型在不同格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿足不同軟件之間的兼容性需求。01導(dǎo)入模型支持多種CAD格式，如STEP、IGES、STL等。02導(dǎo)出模型可將模型導(dǎo)出為STL、VRML等格式。模型導(dǎo)入、導(dǎo)出及格式轉(zhuǎn)換1203前處理：網(wǎng)格劃分與邊界條件設(shè)置Chapter13使用專業(yè)的網(wǎng)格劃分軟件如ICEM、Gridgen等，或直接在STAR-CCM+中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。適用于復(fù)雜幾何形狀，能夠自動(dòng)適應(yīng)邊界形狀。生成過(guò)程相對(duì)較慢，但靈活性高。對(duì)于簡(jiǎn)單幾何形狀，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成快速且質(zhì)量高。使用笛卡爾坐標(biāo)系進(jìn)行劃分，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)排列有序。結(jié)合結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)需要在不同區(qū)域使用不同類型的網(wǎng)格。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格混合網(wǎng)格網(wǎng)格劃分工具網(wǎng)格類型選擇及劃分方法14入口邊界條件出口邊界條件壁面邊界條件對(duì)稱邊界條件邊界條件設(shè)置與參數(shù)調(diào)整設(shè)置速度、壓力、溫度等參數(shù)，根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇合適的入口條件類型。設(shè)置壁面類型（如無(wú)滑移、滑移壁面等），以及壁面溫度、粗糙度等參數(shù)。設(shè)置壓力、流量等參數(shù)，確保流動(dòng)在出口處得到合理描述。對(duì)于具有對(duì)稱性的流動(dòng)問(wèn)題，可設(shè)置對(duì)稱邊界以減少計(jì)算量。15根據(jù)問(wèn)題性質(zhì)選擇合適的求解器，如分離式求解器、耦合式求解器等。求解器類型離散格式松弛因子與迭代步數(shù)并行計(jì)算配置選擇合適的離散格式，如一階迎風(fēng)格式、二階迎風(fēng)格式等，以平衡計(jì)算精度與穩(wěn)定性。調(diào)整松弛因子和迭代步數(shù)以加速收斂，同時(shí)保證計(jì)算穩(wěn)定性。根據(jù)計(jì)算資源和問(wèn)題規(guī)模，合理配置并行計(jì)算參數(shù)以提高計(jì)算效率。求解器選擇與參數(shù)配置1604后處理：結(jié)果可視化與數(shù)據(jù)分析Chapter17使用Star-CCM+的后處理模塊，可以方便地導(dǎo)入和讀取仿真結(jié)果文件。通過(guò)指定文件路徑和文件格式，可以將結(jié)果數(shù)據(jù)加載到后處理環(huán)境中。在后處理界面中，可以根據(jù)需要調(diào)整結(jié)果的顯示設(shè)置。例如，可以選擇顯示的物理量、調(diào)整顏色映射、設(shè)置透明度等，以便更好地觀察和分析結(jié)果。讀取結(jié)果文件顯示設(shè)置結(jié)果文件讀取與顯示設(shè)置18數(shù)據(jù)提取01通過(guò)設(shè)定提取區(qū)域或提取線，可以從結(jié)果中提取特定位置或區(qū)域的數(shù)據(jù)。這對(duì)于獲取關(guān)鍵位置的詳細(xì)信息或進(jìn)行比較分析非常有用。數(shù)據(jù)處理02Star-CCM+提供了豐富的數(shù)據(jù)處理工具，包括算術(shù)運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)分析、濾波等。利用這些工具，可以對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，以滿足特定的需求。自定義函數(shù)03對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，可以使用Star-CCM+的自定義函數(shù)功能。通過(guò)編寫簡(jiǎn)單的腳本或代碼，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理邏輯和自定義分析。數(shù)據(jù)處理技巧和方法分享19圖表生成在后處理環(huán)境中，可以直接生成各種圖表，如線圖、柱狀圖、散點(diǎn)圖等。這些圖表可以直觀地展示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)和特征，便于分析和理解。報(bào)告輸出Star-CCM+支持將后處理結(jié)果輸出為報(bào)告文件。通過(guò)設(shè)定報(bào)告模板和輸出選項(xiàng)，可以生成包含圖表、數(shù)據(jù)和說(shuō)明的完整報(bào)告。這對(duì)于項(xiàng)目評(píng)審和交流非常有幫助。圖表生成和報(bào)告2005實(shí)例演示：簡(jiǎn)單流體動(dòng)力學(xué)模擬Chapter21本實(shí)例旨在演示如何使用starccm+軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單流體動(dòng)力學(xué)模擬。我們將模擬一個(gè)二維通道內(nèi)的流體流動(dòng)，并計(jì)算其速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)。為了描述流體流動(dòng)，我們將采用Navier-Stokes方程作為數(shù)學(xué)模型。該方程描述了流體動(dòng)量守恒的原理，并考慮了粘性效應(yīng)。問(wèn)題描述和數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型問(wèn)題描述22第二季度第一季度第四季度第三季度幾何建模網(wǎng)格劃分物理設(shè)置求解器設(shè)置前處理過(guò)程演示首先，在starccm+的幾何建模模塊中，創(chuàng)建二維通道的計(jì)算域。定義通道的長(zhǎng)度、寬度和高度，并設(shè)置入口和出口邊界條件。在計(jì)算域上生成合適的網(wǎng)格?？梢赃x擇結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，根據(jù)問(wèn)題的復(fù)雜性和計(jì)算資源的可用性來(lái)決定。在本例中，我們將使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。定義流體的物理屬性，如密度、粘度和流動(dòng)速度等。設(shè)置邊界條件，如入口速度、出口壓力和壁面條件等。選擇合適的求解器和時(shí)間步長(zhǎng)，以及其他相關(guān)參數(shù)，如收斂準(zhǔn)則和迭代次數(shù)等。23通過(guò)starccm+的后處理模塊，可以直觀地查看計(jì)算得到的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)?？梢允褂玫戎稻€、矢量圖和云圖等方式展示結(jié)果。速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)通過(guò)觀察速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)的分布，可以分析流體的流動(dòng)特性，如渦旋、流動(dòng)分離和壓力損失等。這些分析結(jié)果可以為工程設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供有價(jià)值的參考。流動(dòng)特性分析將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其他數(shù)值方法的結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。這有助于評(píng)估所使用的數(shù)學(xué)模型和求解方法的適用性。結(jié)果驗(yàn)證后處理結(jié)果展示和討論2406進(jìn)階應(yīng)用：多物理場(chǎng)耦合模擬Chapter25多物理場(chǎng)耦合概述及原理介紹多物理場(chǎng)耦合模擬廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，用于分析復(fù)雜系統(tǒng)的性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用領(lǐng)域多物理場(chǎng)耦合指的是在模擬過(guò)程中，同時(shí)考慮兩種或多種物理現(xiàn)象，并分析它們之間的相互作用。多物理場(chǎng)耦合定義不同的物理場(chǎng)（如流體、固體、電磁、熱等）通過(guò)各自的偏微分方程進(jìn)行描述。多物理場(chǎng)耦合即求解這些方程，同時(shí)考慮它們之間的邊界條件和相互作用。耦合原理26熱傳導(dǎo)模擬通過(guò)模擬熱量在固體或流體中的傳遞過(guò)程，可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)的溫度分布和熱流路徑。這對(duì)于熱設(shè)計(jì)優(yōu)化、熱管理系統(tǒng)的開發(fā)等具有重要意義。結(jié)構(gòu)力學(xué)模擬結(jié)構(gòu)力學(xué)模擬用于分析結(jié)構(gòu)在外部載荷作用下的響應(yīng)，包括變形、應(yīng)力和應(yīng)變等。通過(guò)模擬可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。流固耦合模擬流固耦合模擬涉及流體與固體之間的相互作用。例如，在航空航天領(lǐng)域，飛機(jī)機(jī)翼在飛行過(guò)程中的顫振現(xiàn)象就需要通過(guò)流固耦合模擬進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。典型案例分析：熱傳導(dǎo)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等27自定義函數(shù)StarCCM+提供了自定義函數(shù)的功能，用戶可以根據(jù)自己的需求編寫函數(shù)，實(shí)現(xiàn)特定的計(jì)算或后處理功能。這為用戶提供了更大的靈活性和便利性。腳本編程通過(guò)腳本編程，用戶可以自動(dòng)化工作流程，實(shí)現(xiàn)批量處理和自定義模擬控制。StarCCM+支持Python等腳本語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行高級(jí)功能的開發(fā)和定制。高級(jí)后處理StarCCM+提供了豐富的后處理工具，用戶可以通過(guò)自定義函數(shù)和腳本編程實(shí)現(xiàn)高級(jí)后處理功能，如數(shù)據(jù)提取、圖像處理、動(dòng)畫生成等。010203高級(jí)功能探索：自定義函數(shù)、腳本編程等2807總結(jié)回顧與拓展學(xué)習(xí)資源推薦Chapter290102網(wǎng)格生成與處理技術(shù)掌握了在StarCCM+中進(jìn)行網(wǎng)格生成的基本方法，包括結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和混合網(wǎng)格的生成技術(shù)，以及網(wǎng)格質(zhì)量檢查和優(yōu)化的方法。物理模型設(shè)置熟悉了如何根據(jù)實(shí)際問(wèn)題選擇合適的物理模型，例如流體動(dòng)力學(xué)模型、傳熱模型、多相流模型等，并掌握了在StarCCM+中進(jìn)行物理模型設(shè)置的方法。邊界條件與初始條件設(shè)定了解了邊界條件和初始條件在模擬中的重要性，并學(xué)會(huì)了如何在StarCCM+中設(shè)定各種邊界條件和初始條件。求解器設(shè)置與運(yùn)行掌握了在StarCCM+中進(jìn)行求解器設(shè)置的方法，包括選擇合適的求解算法、設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)、選擇并行計(jì)算等，以及如何進(jìn)行模擬的運(yùn)行和監(jiān)控。后處理與結(jié)果分析學(xué)會(huì)了使用StarCCM+的后處理工具對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，包括數(shù)據(jù)的提取、處理、可視化以及動(dòng)畫生成等。030405關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總結(jié)回顧300102網(wǎng)格生成問(wèn)題對(duì)于復(fù)雜幾何形狀，可以使用StarCCM+中的自動(dòng)網(wǎng)格生成功能，或者通過(guò)導(dǎo)入其他網(wǎng)格生成軟件生成的網(wǎng)格。同時(shí)，要注意檢查網(wǎng)格質(zhì)量，避免出現(xiàn)負(fù)體積等問(wèn)題。物理模型選擇問(wèn)題在選擇物理模型時(shí)，要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的特點(diǎn)進(jìn)行選擇。例如，對(duì)于涉及傳熱的問(wèn)題，需要選擇傳熱模型；對(duì)于涉及多相流的問(wèn)題，需要選擇多相流模型等。邊界條件設(shè)定問(wèn)題在設(shè)定邊界條件時(shí)，要確保邊界條件的設(shè)定與實(shí)際問(wèn)題相符合。例如，對(duì)于入口邊界條件，需要設(shè)定正確的速度、溫度等參數(shù)；對(duì)于出口邊界條件，需要設(shè)定正確的壓力等參數(shù)。求解器設(shè)置問(wèn)題在設(shè)定求解器時(shí)，要根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的特點(diǎn)和計(jì)算機(jī)的性能進(jìn)行選擇。例如，對(duì)于大規(guī)模的問(wèn)題，可以選擇并行計(jì)算以提高計(jì)算效率。后處理技巧在后處理過(guò)程中，可以使用StarCCM+提供的各種工具對(duì)結(jié)果進(jìn)行可視化處理。例如，可以使用等值線圖、矢量圖、流線圖等展示流場(chǎng)特性；可以使用動(dòng)畫功能展示流動(dòng)過(guò)程等。030405常見(jiàn)問(wèn)題解答與技巧分享31書籍推薦《計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》：詳細(xì)介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本原理和數(shù)