STAR-CCM+求解的案例
STAR-CCM+變形功能 | 伴隨求解優化雙元機翼外形
書接上回，本文主要演示利用STAR-CCM+的伴隨求解功能對雙元機翼模型進行形狀優化。
注：本案例來自STAR-CCM+官方教程。
設置網格變形邊界條件
STAR-CCM+有網格變形功能，還記得上一節我們創建了一個成本函數“下壓力”嗎？有了它，我們就可以根據網格敏感性自動優化機翼幾何形狀了。
在進行網格變形前，需要先設置網格變形的邊界條件：
右擊
Regions >
Fluid Domain >
Boundaries >
Far Field節點，然后選擇
Split by Angle；
在彈出的
Split Boundaries by Angle對話框中保持默認設置，點擊
OK；
選擇
Regions >
Fluid Domain >
Boundaries >
Wing Lower Element >
Physics Conditions >
Morpher Specification節點，設置
Specification為
Floating，同時確保其他邊界為固定邊界。
展開 starccm求解器出錯？了解一下STAR CCM+中的分離求解器與耦合求解器
STAR CCM+中包括兩種流動求解器：
Segregated Flow Solver（分離求解器）
Coupled Flow Solver（耦合求解器）
關于分離和耦合流動求解器：
一般情況下，分離求解器比耦合求解器消耗的內存更少。
在可壓縮流動中，特別是在有激波存在的情況下，耦合求解器能夠得到更穩健和更精確的結果。
對高瑞利數自然對流，耦合求解器穩定性要比分離求解器更好。
耦合求解器求解給定流動問題所需的迭代次數與網格尺寸無關，而分離求解器所需的迭代次數隨著網格尺寸的增加而增加。
在某些情況下，耦合求解器可以與隱式求解器相結合，以允許較大的CFL數。這種情況類似于在分離算法中將所有變量的欠松弛因子指定為1。相比之下，分離求解器需要對速度和壓力以及可壓縮流中的能量進行顯著的欠松弛。
1 分離流動求解器
分離流求解器以順序方式求解質量守恒方程和動量守恒方程。對求解變量U、V、W、P依次迭代求解非線性控制方程。分離求解器采用壓力-速度耦合算法，通過求解場修正方程來滿足速度壓力的質量守恒約束。由連續性方程和動量方程構造壓力校正方程，通過對壓力進行校正，求出滿足連續性方程的速度場。這種方法也稱為預測-校正方法。壓力作為一個變量由壓力校正方程得到。
展開 STAR-CCM+/STAR-CD FLUENT 輸出CGNS文件求解氣動噪聲問題
對于比較新版的STAR-CD FLUENT CFX等，已經可以直接輸出CGNS結果，然后導入LMS Virtual.Lab中進行氣動噪聲計算。但是，對于一些使用老版本流場計算軟件的朋友，比如STAR-CCM+/STAR-CD(V4.XX版本)，以及FLUENT 6.3等，只能輸出CCM結果或者ASD結果，這時就需要用LMS提供的一個小程序，將這個轉化為CGNS。在此，提供相應的小程序以及教程。（注：里面的PDF為STAR-CCM+/STAR-CD的CCM結果轉化為CGNS結果的步驟，對于FLUENT，只要輸出了ASD結果，后面步驟差不多）最后，再提一句，即使新版的STAR-CD或者FLUENT，也可以輸出CCM結果或者ASD結果后，再由此軟件轉化為CGNS文件。希望此貼對大家有一定幫助！
STAR-CD輸出CGNS格式.pdf
asd2cgns.rar
ccmtocgns.rar
展開 STAR CCM+伴隨求解器（機翼等敏感性分析方法）
伴隨方法是預測多變量設計參數和物理輸入對某些工程目標物理量影響的一種有效手段。即它提供了設計量對目標量的敏感性分析。
適用伴隨方法的情形舉例:
1）管道的形狀(設計量)對壓降(目標量)有什么影響?
2）入口條件(設計量)對出口流量均勻性(目標量)有何影響?
3）機翼表面的哪些區域(設計量)對升力和阻力影響最大(目標量)？
伴隨方法的優勢在于，獲取目標敏感性分析的計算成本不會隨著設計變量的增加而增加。這是由于計算成本本質上獨立于設計變量的數量，對于任意數量的設計變量，伴隨方法只需要一個流解和一個伴隨解。
風機氣動噪聲求解全流程講解，一文get基于STAR-CCM+的風機仿真全部知識點
靈活性強：在STAR-CCM+等仿真軟件中，FW-H模型可以與多種流體動力學模型（如URANS、LES等）相結合，以適用于不同流動特性的氣動噪聲問題。</p><p><strong>3.應用步驟</strong></p><p class="ql-align-justify"> 在STAR-CCM+仿真軟件中，使用FW-H模型進行氣動噪聲仿真的主要步驟包括：</p><p>1）生成時間精確的流動解：首先，需要求解流體動力學方程以獲取流場中的壓力、速度和密度等變量的時間精確解。這些解是后續計算聲壓信號的基礎。</p><p>2）指定聲源表面：在流場中選擇合適的表面作為聲源表面，這些表面上的流動變量將用于計算聲壓信號。</p><p>3）計算聲壓信號：利用FW-H方程和收集到的聲源數據，計算指定接收器位置處的聲壓信號。</p><p><strong>4.結果分析</strong></p><p class="ql-align-justify"> 圖是風機噪聲仿真計算的聲壓波動，對接收器接收的壓力波動進行傅里葉變換，可以得到聲壓與頻率的關系。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/lR4GOtoy9vIe2Bd4SLFajiaIJfbC2ufTmPFbYxeQp1wicE5paxibAh3WCMD3RX1ccJxgzVvLS8FVFBsEiantC7NWfQ/640?
展開 [轉]多面體網格的優勢
Milovan Peric and Stephen Ferguson, CD-adapco
自從CD-adapco公司引入STAR-CCM求解器和自動多面體網格生成器，用戶經常問我們：為什么要采用多面體網格生成器而不用四面體網格生成器呢？本文針對這些問題進行了分析。
四面體是最簡單的體積單元，它的每個面都是平面，每個面的位置和四面體的重心很容易定義，四面體網格的自動生成也相對簡單，因此四面體網格通常用于自動網格生成器中，并為主流的CFD軟件所采用。四面體網格的缺點是，它不能過度拉伸，所以在邊界層，長通道或小間隙的地方，要想達到一定的計算精度，相比于六面體網格，需要生成更多的控制體。采用棱柱形網格層后，這個問題可以稍微緩解一些。
四面體控制體只有四面鄰居，如果采用標準的近似（例如線性分布）方法，在計算控制體中心的梯度時會帶來嚴重問題。主要表現在兩個方面：1)兩個控制體中心連線可能幾乎位于兩個控制體的界面上，這樣不可能準確計算垂直界面的梯度;2)在邊界處的控制體，即使只有一個面在邊界上,其它三個鄰居控制體上的分布也可能不合理，更不用說邊部或角部的鄰邊界控制體，它可能只有一個或兩個內部的鄰居控制體，這會引起嚴重的數值計算問題，更不用談精度了。
為了在四面體網格上得到高精度的計算結果和好的收斂性能，需要采用特殊的離散技術和大量的控制體。顯然這些補救措施并不是好方法，一方面這會使代碼的核心部分更復雜，不易擴展和維護，另一方面帶來了內存和計算時間需求增加。多面體網格就是克服了四面體網格的這些缺點，同時保留其自動網格劃分的優點應運而生的。
多面體網格的最大的優點是它有很多鄰居單元（通常為10），所以能更精確地計算控制體的梯度(采用線性分布和利用最近的鄰居單元即可)。
展開 【數值模擬】基于改進體積力法的導管螺旋槳水動力性能
01數值模擬方法
采用 RANS 方法和 STAR-CCM+平臺求解器開展基于體積力法的導管螺旋槳水動力性能研究。
（1）控制方程
對于三維定常、不可壓縮的黏性流場，流體滿足連續性方程和動量守恒方程：
（2）計算模型及網格劃分
選取 Myring 型回轉體和荷蘭船模試驗水池著名的 No.19A 導管作為研究對象。Myring型回轉體和 No.19A 導管的幾何外形圖如圖 1 所示。
圖1 回轉體和導管幾何外形圖
計算域及邊界條件如圖 2 所示。流體計算域為長方體和組合體之間的區域，長方體的長、寬、高分別為 80b（ b 為回轉體平行中體長度 ） ，16b和 16b。圖 3 所示為組合體的網格劃分及加密圖。
展開 『分享』STAR-CD軟件介紹：STAR-CAD Gateway——CAD與CFD接口工具
將STAR-CD/STAR-CCM+內嵌于SolidWorks，支持版本SolidWorks 2005, 2006。
STAR-CAD Gateway工作流程
幾何模型創建
用戶可基于自己熟悉的CAD環境創建幾何模型；
物理模型設定
可選用STAR-CD/STAR-CCM+的所有模型；
邊界條件設定
邊界條件直接基于CAD模型面定義；
當用戶對CAD模型進行修改后，不需重新定義邊界，大大提高效率。
網格劃分
可選用最新的Polyhedra網格；
一鍵完成網格劃分。
求解
可使用Star-CD/STAR-CCM+兩種求解器。
后處理
可基于內置的Pro-Vis后處理工具進行；
也可在Prostar/ STAR-CCM+中進行。
變更幾何模型，進行CFD再分析
參數化幾何模型，可方便進行變更；
原有CFD設置信息保存在幾何模型中，一鍵即可完成CFD再分析。
STAR-CAD Gateway最新版本
STAR-CAD Gateway最新版本為V4.10，發布于2007年1月。增加了許多新的特征，如模型檢測工具，CFD分析流程式菜單，計算結果報告，使初級用戶可快速進行CFD分析。
展開 [案例分析]STARCCM+入門系列之——頂蓋驅動方腔流
本算例是為了驗證STAR CCM對于方腔流動的模擬性能。模型是一個二維邊長1m的正方形。各邊界條件如圖所示:
1，新建項目，導入網格，保存為cavityQuad.ccm。
2，查看導入網格，可以直接點擊工具欄中“show all mesh”(如下圖所示)，也可以在場景里顯示出來，沒具體操作步驟：右擊 Scenes，選擇New Scene > Mesh
3，選擇計算模型，選擇 Continua > Physics 1 > model，按照如下圖所示，選擇模型和材料
4，設置材料屬性。在如上圖所示的對話框內，選擇Continua > Physics 1 > Models > Liquid > H2O > Material Properties，Density 修改為1.0 kg/m^3，Dynamic Viscosity修改為2.0E-4 Pa-s。
5，邊界條件設置。將左側，右側和底部的邊界合并（按住Ctrl，選擇三個邊界，右擊選擇Combine），將合并后的邊界命名為Stationary Wall，上壁面改名為“Moving Wall”
6，求解的可視化。STAR CCM提供了在求解問題過程中的變量的可視化，這些畫面可以隨著時間步或者迭代步不斷更新。本算例是為了觀測求解過程中速度的矢量變化圖，右擊Scenes選擇New Scene > Vector。
7，新建繪圖的線。為了與實驗結果進行對比，需要設置與實驗數據對應的線。右擊Derived Parts， 選擇 New Part > Probe > Line，設置point1和point2的數值，并將零部件重命名為Simulation (U)。
展開 【技術】潛艇船首形式的水聲學和水動力學優化
本次研究利用高保真的CFD求解器 STAR-CCM + 求解流動的非定常RANS方程 和水聲學的 Ffowcs-William 和 Hawkings (FW-H)方程，開發了一個迭代設計過程，以降低水動力噪聲水平。利用CAESES軟件創建艇體的參數化幾何模型，由此，艇體的變體模型可以在搭建的自動化工作流程中被自動化的創建和利用。潛艇船首的形狀已用下列方程參數化，該方程創建了一條對稱曲線:
*參數化的對稱船首
多目標優化的目的是減少船體的總阻力以及螺旋槳槳轂后一米處產生的噪聲。所選擇的優化方法有一個使用 Sobol 算法的 DoE 初始步驟，得到的結果用作輸入，然后使用大家熟知的開放源碼 Python 庫中的LinearNDInterpolator方法建立代理模型。最后，用 NSGA-II 算法對目標函數進行求解。CAESES 軟件本身包含一個算法庫，算法有 Sobol 和 NSGA-II等。然而，LinearNDInterpolator 方法是通過 python 腳本實現的，并通過CAESES方便的特性定制功能與 CAESES 耦合。
數值模型
分別利用 STAR-CCM + 軟件的定常和非定常求解器求解阻力和水聲問題。采用 SST k-ω模型模擬湍流，利用隨時間變化的壓力數據作為 FW-H 方程的輸入，預測遠場聲學。在潛艇模型周圍創建六面體網格，在船體表面附有裁剪單元，并對網格進行局部細化，使得所有計算航速下的y+值在100以內，網格如下所示。
展開 MSI 利用 STAR-CCM+? 進行復雜水泵水力分析
運用 STAR-CCM+ 進行水泵仿真
水泵廣泛應用于化石燃料發電廠、核能發電廠、水力發電廠以及其他一些行業，如：化工業、汽車散熱領域、油氣行業以及工業廢棄物管理等。水泵的一些主要設計挑戰包括流體運動非定常、空蝕、旋轉機械(件)等。STAR-CCM+能夠成功解決這些物理難點，同時使數字設計過程流程化和更加穩健。生成幾何、劃分網格、計算求解、后處理以及優化都可以高效的在STAR-CCM+ 內完成。
STAR-CCM+ 提供的一些功能，如非定常流動求解器、非定常空化模型、旋轉計算域剛體運動(RBM)、復雜幾何結構的自動化非結構網格劃分、并行處理能力等，允許設計者以較經濟的方式對多個水泵設計方案進行比較和研究。
STAR-CCM+ 還允許設計人員對設計點和非設計點的水泵性能作出快速預測，從而有效避免空化和侵蝕等產生的破壞作用。
案例研究 1：雙吸泵
客戶委托 MSI 公司對其雙吸泵設計進行分析，論證該水泵是否滿足預期性能要求。為提高空化性能，水泵采用復雜的離心式設計。在泵的頂部設置進口，在泵的中段設置分流裝置以減輕徑向負荷，在泵的兩側設置完全相同的兩個葉輪，逐漸導至渦殼。水流進入水泵后流量等分通過前述兩個葉輪段。MSI 公司運用 STAR-CCM+ 對水泵復雜的物理現象和過程進行模擬，包括 360 度瞬態流動、旋轉幾何結構、非定常空化現象等。流道因對稱性只計算一半。首先對進口、葉輪和渦殼進行建模。利用 STAR-CCM+ 的自動多面體網格劃分功能對流域空間進行離散，隨后創建單葉片通道網格并根據周期性生成全模型，確保網格的均一性。棱柱層網格單元在表面自動生成以求解邊界層，最終的網格總量為五百萬。圖 1 顯示了流道的幾何結構和網格。
展開 
『分享』STAR-CD軟件介紹：STAR-CCM+簡介
STAR-CCM+簡介
將現代軟件工程技術、最先進的連續介質力學數值技術（computational continuum mechanics algorithms）和卓越的設計結合在一起將帶來什么？你將獲得STAR-CCM+，優秀的CFD模擬軟件。
首先打動你的將是STAR-CCM+的一體化的工作環境。一體化用戶界面將顯示全部的模擬過程。操作界面與模擬思想的良好整合使得STAR-CCM+非常方便和高效。為實現用戶、計算機系統和模擬三者之間良好的交互操作，STAR-CCM+的設計人員盡了最大努力。
更進一步地，為了將物理情況準確地體現在模擬中，得到良好的計算結果，STAR-CCM+致力于以下三個關鍵因素：
1）
穩健并準確的數值算法
2）
覆蓋面寬廣的物理模型
3）
易處理的網格體系
STAR-CCM+中的物理模型與數值算法仍在不斷開發與擴充，所能解決的應用領域在不斷拓寬。
經驗表明，用戶盡可能地與求解過程進行交互操作，將大大提高工作效率，STAR-CCM+提供的交互式工具包將用戶與求解之間的交互能力提高到了一個全新的水平。
與上一代CFD軟件相比，現代軟件工程技術使得STAR-CCM+更可靠。不同的功能模塊各自獨立創建，模塊間不必要的關聯降為最低，從而最大程度地避免預料之外的計算結果。每個軟件開發周期中，進行了多次的測試與驗證。
STAR-CCM+著眼于未來20年內工程領域的挑戰。專家們對他的概括很簡單：STAR-CCM+不僅是個新的解算器，而是CFD的全新嘗試。
展開 葉輪機械設計仿真優化
其他諸如 Fluent、 Star CCM+等通用CFD求解器，也能較好的提供葉輪機械氣動仿真解決方案，相比具有具有專用模塊的CFX和 NUMECA,通用CFD求解器在葉輪機械仿真前處理、求解和后處理過程中，效率較為低下，精度和準確度相對低一些，計算開銷較大。這里需要大家腦補一下周期性計算、B2B拓撲調整、子午展開等概念。
葉輪機械設計仿真優化從業者要想在該領域內閑庭信步，并顯得毫不費力，需要深厚的理論知識、豐富的工程經驗和設計仿真軟件使用精通三個維度的加持。
工欲善其事，必先利其器，選擇幾本理論書籍、積累工程經驗、選擇一款優秀的設計仿真軟件，是我們通往葉輪機械設計仿真優化成功的必經之路。
另外，大型葉輪機械CFD微信群已建立，已有320多人參加，高效研究所企業仿真機構各路大神等你來哦，微信號見評論。
展開 準確性、收斂性和網格質量
紅隼
來自 CREATE-AV 程序的 CFD 求解器 Kestrel 由阿拉巴馬大學伯明翰分校的 David McDaniel 代表。首先，他發表了兩個重要聲明。首先，他們的目標是“用好提供給我們的網格”。（這類似于 Pointwise 處理 CAD 幾何體的方法——對提供的幾何體做到最好。）其次，他指出，根據傳統的網格指標，混合元素非結構化網格（它們的主要類型）是糟糕的，盡管眾所周知產生準確的結果。對于自適應網格和因網格內主體的相對運動而扭曲的網格（例如，襟翼偏轉、存儲掉落），同樣的觀察結果也是如此。
更重要的是，McDaniel 通過回顧 Mavriplis 關于阻力預測研討會的論文（參考文獻 4）指出求解器離散化和網格幾何之間的“可怕”相互依賴性，其中兩個極其相似的網格使用多個求解器產生截然不同的結果。
為了解決網格質量問題，Kestrel 的開發人員實施了局部和全局的無量綱質量指標，并且在 0 始終表示差和 1 始終表示良好的意義上保持一致。對 Kestrel 重要的指標是四邊形面平面度的面積加權度量、與最近的實體邊界對齊的有趣度量、考慮相鄰單元質心的方向和接近度的最小二乘梯度、平滑度、間距和各向同性.
圖 2：使用 Kestrel 可以顯示網格和解決方案質量之間的相關性。來自參考文獻 1f。
與 Dannenhoffer 的結果不同，McDaniel 展示了網格質量與求解精度的相關性，但需要注意的是，解析良好的網格可能質量較差，但仍能產生良好的答案。（換句話說，點數越多越好。）
星-CCM+
Alan Mueller 在介紹 CD-adapco 的 STAR-CCM+ 求解器時首先指出，網格質量始于 CAD 幾何質量，并表現為低質量的表面網格或真實形狀的不準確表示。這與 Dannenhoffer 的網格有效性想法相呼應。
展開 基于CFD 的新能源汽車冷卻風扇氣動性能仿真分析
圖10 流場內速度流線圖
4 結 語
文中介紹了使用STAR CCM+軟件，采用多重參考系模型求解某新能源汽車冷卻風扇的工作特性，介紹了仿真計算的方法與相關參數的選取，通過與試驗結果的比較，證明了本文所用方法數值模擬冷卻風扇流場特性的正確性；得到了冷卻風扇流動區域的壓力場與速度場等內部流場特征，分析了冷卻風扇的流場特征；揭示了風扇的葉片個數對風扇流量的影響，并分析了風扇葉數對風扇效率的影響，本文的研究可為優化新能源汽車冷卻風扇的性能提供依據.
