STAR-CCM+多項流的案例
STAR-CCM+ 案例：多項流之鼓泡塔
1、問題描述
本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中設置歐拉多相湍流，本模擬對鼓泡流塔建模，其中涉及通過豎直塔泵入的氣相和水相。幾何如下圖所示建模模型如下：
2、STAR-CCM+設置
不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的氣泡，因此需要使用歐拉多相流。
（1）選擇物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。使用歐拉多相流。物理模型的選擇如下：
（2）創建相并選擇相模型；在離散二相流體中，相間力的強度以及熱和質量傳遞的量是氣泡尺寸的函數。由于氣泡的聚結和破碎，氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中，使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。
?對于破碎，S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢復力（由于表面張力）之間的平衡。
?對于聚結，S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。
右鍵單擊Models > Eulerian Multiphase > EulerianPhases選項，選擇新建一個相，重命名為water，并為water相選擇相應的物理模型，同樣的方法創建air相，并選擇相應的物理模型，在air相選擇S-Gamma模型，air和water的物理模型如下：
（3）定義相間的相互作用；使用多相交互作用模型可定義水相和氣相之間的相互作用。
展開 STAR-CCM+ 案例：多項流之鼓泡塔
1、問題描述
本案例演示如何在 STAR-CCM+ 中設置歐拉多相湍流，本模擬對鼓泡流塔建模，其中涉及通過豎直塔泵入的氣相和水相。幾何如下圖所示建模模型如下：
2、STAR-CCM+設置
不僅要考慮湍流連續相，而且還要考慮連續相中的氣泡，因此需要使用歐拉多相流。
（1）選擇物理模型；流體是湍流且不可以壓縮。使用歐拉多相流。物理模型的選擇如下：
（2）創建相并選擇相模型；在離散二相流體中，相間力的強度以及熱和質量傳遞的量是氣泡尺寸的函數。由于氣泡的聚結和破碎，氣泡尺寸可能不斷變化。在STAR-CCM+ 中，使用動量的SGamma方法來研究離散的二相流中的顆粒尺寸分布。
?對于破碎，S-Gamma 模型考慮的是液滴上的破裂力（由于剪切和湍流）和恢復力（由于表面張力）之間的平衡。
?對于聚結，S-Gamma 模型考慮的是液滴碰撞的可能性、兩個碰撞液滴的接觸時間以及液滴之間的液膜的析液時間。
右鍵單擊Models > Eulerian Multiphase > EulerianPhases選項，選擇新建一個相，重命名為water，并為water相選擇相應的物理模型，同樣的方法創建air相，并選擇相應的物理模型，在air相選擇S-Gamma模型，air和water的物理模型如下：
（3）定義相間的相互作用；使用多相交互作用模型可定義水相和氣相之間的相互作用。
展開 干貨直播 I 風電行業9個主題：STAR-CCM+、結構強度、葉片流場、電磁、多體疲勞...
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本次研討會圍繞風電裝備研發過程中涉及到的整機性能、風環境、葉片流場、氣彈流固耦合，葉片復合材料、結構強度、電磁、振動噪聲、齒輪傳動、多體疲勞，機組熱管理、儲能、區域能源、數字化運維等領域，結合西門子工程咨詢在風電行業最佳實踐，分享 Simcenter 仿真與測試技術在風電領域的前沿應用。
邀請部門
總體部、葉片設計部門、仿真計算、機械傳動設計、機電控制、液壓設計、散熱分析、電機設計等部門
邀請對象
數字孿生研究人員、技術總監、CAE 專家、測試工程師、設計工程師、控制工程師、相關高校老師及學生
議程搶先看
點擊鏈接 免費報名
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01
時間：8月15日
分會場一：Simcenter STAR-CCM+風機葉片氣動性能仿真及優化方案
本次研討會主要介紹 STAR-CCM+在風機葉片氣動性能仿真及優化的解決方案，主要包含：
葉型優化：型線導入，網格設置，葉型參數優化及拓撲優化技術，轉捩模型
動網格技術：滑移網格，嵌套網格，網格變形
運動定義：葉素動量法，運動坐標系，剛體運動，六自由度運動
葉片氣彈流固耦合分析方法等
分會場二：先進復合材料葉片設計分析制造一體化
Fibersim作為先進復合材料結構開發平臺，提供了專門針對風機葉片的高效設計迭代方法及同CAE工具的雙向鏈接接口。
展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統CFD仿真分析與優化
圖4 除霜風道流線圖
3 優化結構方案設計分析
經過分析，發現前風擋與左右側窗出口流量分配不合理，氣流流速偏低，除霜效果不能滿足性能要求等問題。根據除霜風道及各出風口流量分配以及風道與駕駛艙內的壓力和速度矢量分配圖，并針對風量分配的大小及部分區域存在渦流的情況下，對風道和出風口位置進行優化設計。
(1)修改空調箱吹腳出風口的位置，從空調箱中間出風吹臉風道增加了一個風門，左右吹腳風管為一整體，從空調箱中間出風；(2)同步修改前出風格柵位置，縮短了兩前除霜風口Y向間距30 mm,兩前除霜風口X向分別后移10 mm和20 mm;(3)修改除霜兩側分流處的風管，使分流處的風管截面變大，光順過渡到兩側風管，提高兩側中央出口速度的均勻性，使除霜管道更加的平順；(4)旋轉了儀表板出風口格柵朝向。最終選擇同步優化風管布置、出風口位置、風管管道及儀表板出風口格柵的設計與朝向，滿足在一定時間段的除霜流量，以達到理論的除霜仿真設計效果，且中央出風口的速度分布均勻性較好，視野區A區和B區的均勻性也有所提升。在除霜模式下，除霜流量分別是168 CMH和167 CMH，除霜流量也得以提高。
4 優化后結果及試驗驗證
除霜模式下各風管流量分配及仿真結果如表3和圖5所示。
圖5 優化后玻璃表面溫度云圖
優化方案經過仿真分析，結果如圖所示。35 min后，A區完成100%除霜，B區達到了95%。經樣車試驗，實際狀態與仿真結果相吻合。STAR-CCM+軟件CFD理論結構設計仿真分析的合理性得到進一步驗證。
5 結論
本文采用CFD方法，結合STAR-CCM+軟件中多項流Fluid Film除霜模塊，對某重型卡車的除霜性能進行分析。初始方案由于風道及格柵角度設計不合理，使得各出風口分風不均勻，吹風位置不理想，流動損失較大，達不到目標除霜要求。
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