STAR-CCM+耦合
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-24
STAR-CCM+耦合的視頻教程
基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示
基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示——以系泊式液艙晃蕩數值計算為例 課程內容： 以STAR-CCM+計算流體力學軟件為工具，對波浪環境下的系泊式液艙晃蕩過程進行數值模擬，研究液艙的動力學參數變化以及艙內液體的流場演化問題，期間涉及數值造波，多相流體建模，重疊網格技術，系泊纜設置以及場函數設置等內容，基本涵蓋了海工計算操作完整流程。
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STAR-CCM+耦合的實例教程
基于文件的耦合是通過存儲在計算機磁盤中的文件在程序間進行交換，能夠實現單向和雙向耦合。比如在STAR-CCM+內計算得到流場及溫度場，以第三方格式導出到結構模型，通過第三方工具內執行應力計算。此種方式支持Nastran、Abaqus、Ansys等。
協同仿真需要與其他結構軟件聯合求解，需要分別設置固體域模型和流體域模型，雖然也用到第三方軟件求解，但協同仿真使用協同仿真引擎來執行耦合，涉及兩個代碼之間的強耦合，仿真過程中兩個模型間自動交換數據，這種方式優于基于文件的耦合。STAR-CCM+支持與Nastran和Abaqus進行聯合仿真。
STAR-CCM+單個軟件內的耦合，STAR-CCM+能夠進行流體控制方程和結構控制方程的求解，可以使用有限體積的流動和有限元的結構來實現流固耦合仿真。
2、STAR-CCM+軟件內流固耦合技術優勢
1）成熟的離散化方法
STAR-CCM+采用了最成熟的求解方式，在單一環境中有限體積和有限元求解器實現緊密的求解耦合，有限體積（歐拉坐標系）是計算流體動力學中最成功、最通用、最成熟的離散化方法，有限元（拉格朗日坐標系）同樣是結構力學中非常成功、通用、成熟的方法。
2）消除軟件級數據交互
結構求解器和流體求解器處于同一環境內，無需額外的數據傳輸，實現求解的緊密耦合。而前面介紹的兩種耦合方法，基于文件的耦合和協同仿真都要與其他軟件通信，進行大量軟件級的數據交互。
3）映射接觸交界面
流固耦合交界面的處理是流固耦合計算中的關鍵技術。
展開 1 多物理場耦合分析的分類
不同數據間的插值法：這是目前較為常見的方法，固體計算多采用有限元，流體多采用有限體積法。在不同的軟件和不同的方法之間通過網格數據的插值實現壓力、溫度、位移等場變量的交換，據說ANSYS和CFX之間可實現這一功能。比較強大的還是MpCCI，可以建立大多數固體軟件和流體軟件之間的借口，不僅能實現一般流固耦合問題的數據交換，在航空航天領域的氣動彈性方面也很強大，不過目前完全數值計算的方法在氣彈問題應用中并不十分廣泛，但MpCCI好像很難搞到盜版的，讓很多人很受傷。
統一求解的耦合法：該耦合法是指在同一計算環境下實現多物理場下多個變量的同時計算。當然耦合也有順序耦合與完全耦合之分。要實現這一耦合就目前來說必須要保證算法的統一。ADINA號稱專為多物理場耦合而生，它采用完全的有限元法來處理所有問題。用有限元法來處理流體計算顯然效率低下，且是其戰績并不輝煌，據說在氣彈和熱氣彈領域還沒有成功的案例，在一般的耦合計算領域不是很清楚，不敢妄加定論！
2．Star CCM+的耦合能力
CCM+的耦合功能主要可分為兩類：
第一即是通過數值的交換與其它軟件建立聯系，實現多物理場的耦合，包括應力分析、熱應力分析、以及噪聲分析等的耦合。因為其自帶的接口很容易實現不同軟件之間數據的傳遞與插值，因此省去了類似MpCCI這樣的中間接口。個人用過Star CCM+與Abaqus之間的數據傳遞，當用Star CCM+計算的結果如表面壓力場或溫度場之類的數據傳送給Abaqus時較為便利，只需要輸出一個載荷文件，然后在Abaqus中的inp文件中添加載荷的語句就可以方便的使用；但是當使用Abaqus生成的數據ODB文件傳向CCM+時卻從未成功，據說這是因為使用的Abaqus軟件是盜版的。
展開 因此，以平頭圓柱體為例，本案例運用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進行模擬，得到了結構入水過程中周圍流場和自身響應變化。
適用領域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結構物漂浮等領域。ST
本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算的工作過程，計算模型源自STAR CCM Online公眾號的文章：渦輪葉片冷卻。葉片為靜止導葉，內部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結構，前緣通道布置了擾流肋，尾緣通道有圓形的擾流柱，冷氣僅從上緣板的排出，冷氣與燃氣不摻混。計算模型為分為三個域，分別是燃氣、冷氣和固體葉片。葉片和燃氣域兩側均為旋轉周期面。
1.模型導入
新建模擬—選擇并行—邏輯處理器數量（16核）—文件—導入—導入面網格文件“blade.dbs/coolflow.dbs /hotflow.dbs”
2.幾何處理
壓印
為創建交界面共節點網格，必須對不同實體進行壓印操作。操作過程：幾何—操作—新建—布爾運算—壓印—分別壓印“blade/coolflow”和“blade/hot.flow”。
創建周期
計算模型為單個葉片，兩側為周期性邊界，需在幾何操作中創建周期，以便形成共節點網格（與壓印類似）。操作過程：按Ctrl多選blade表面中的Per1/Per2，右鍵創建周期。在接觸—周期轉換中設定成旋轉，燃氣周期域設置方法相同。
3.區域及邊界條件
將幾何中的零部件分配給區域，并自動創建接觸模式界面。
燃氣域
a. 流體入口速度邊界[350, 0, -99]m/s
b. 流體入口溫度邊界：使用表（r）導入溫度場。（首先在工具—表中，將csv文件導入）
c. 流體壓力出口：0 Pa
冷氣域
a. 冷卻空氣入口：速度10.5m/s,溫度354K
b.
展開 【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關領域】：船舶與海洋工程、兵器科學、航空航天等跨域問題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業碩士博士研究生，科研項目經驗豐富。
1. 算例簡介
本資源針對高速入水沖擊這一強非線性流固耦合難題，提供了一套完整的 STAR-CCM+ (CFD) + Abaqus隱式協同仿真（Co-Simulation）解決方案。
算例成功復現了圓柱體入水過程中的空泡演化、入水沖擊載荷突變以及結構體的動態應變響應，解決了FSI計算中常見的“網格負體積”與“耦合面數據傳遞發散”問題。
2. 核心技術亮點
? 雙向耦合機制 (2-Way FSI)：實現流體壓力場與固體位移場的實時雙向數據交換，非單向弱耦合。
? 動態網格技術：采用 重疊網格技術處理圓柱體的高速大位移運動，有效避免動網格重構導致的質量下降。
? 精準空泡捕捉：VOF 多相流模型配合空化模型，清晰捕捉空泡壁面分離、擴張及表面閉合現象。
? 收斂性優化：針對高速沖擊工況，優化了耦合時間步與內迭代策略，確保計算穩定。
3. 資源包清單（所見即所得）
CFD 模型 (.sim)：STAR-CCM+ 原文件，包含完整的網格劃分、VOF設置、重疊網格及協同仿真接口設置。
FEA 模型 (.inp)：Abaqus 輸入文件，包含材料屬性、網格、分析步及 Co-simulation定義。
技術說明文檔 (PDF) 。
4. 適合人群
正在被流固耦合“負體積報錯、不收斂”折磨的碩士和博士研究生。
需要做入水、出水航行體結構響應的研究人員。
附注： 本算例模型已調通。
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STAR-CCM+耦合的相關專題、標簽、搜索
STAR-CCM+耦合的最新內容
【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析
【相關領域】：船舶與海洋工程、兵器科學、航空航天等跨域問題
【軟件版本】：STAR-CCM+ 2406 ABAQUS 202X以上
本人研究方向為海洋航行器跨域多物理場耦合，指導過多位相關專業碩士博士研究生，科研項目經驗豐富。
1. 算例簡介
本資源針對高速入水沖擊這一強非線性流固耦合難題
參考案例-熱傳遞和輻射-基于部件的殼體：排氣管
參考案例-固體應力-共軛傳熱和熱應力：排氣岐管
參考案例-固體應力-流體結構相互作用：振動管
參考案例-固體應力-來自映射溫度數據的熱應力：排氣岐管
參考案例-與 CAE 程序耦合-Simcenter STAR-CCM+ 至 Simcenter STAR-CCM+ 耦合：煙囪中的熱傳遞
參考案例-與 CAE 程序耦合-Abaqus
單一的CFD計算已經不滿足現在的結構跨介質計算需求，工程上更多關注結構運動過程中的變形問題。因此，以平頭圓柱體為例，本案例運用STAR-CCM+&abaqus對圓柱體入水100m/s過程進行模擬，得到了結構入水過程中周圍流場和自身響應變化。
適用領域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結構物漂浮等領域。ST
圓柱體耦合教程word版本，購買算例文件包含全部內容。
對于燃氣渦輪發動機而言，渦輪燃氣進口溫度決定著發動機的功率和效率。目前，先進的燃氣渦輪發動機渦輪燃氣進口溫度已經達到1800~2050K，遠遠超過了材料的可承受溫度，所以必須采用有效的冷卻方式來降低葉片溫度。
本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進行渦輪冷卻葉片氣熱耦合計算的工作過程，計算模型源自STAR CCM Online公眾號的文章：渦輪葉片冷卻。葉片為靜止導葉，內部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結構
一般情況下，FSI模擬在運動學和力方面保持一致，稱為雙向耦合，在STAR-CCM+中，雙向耦合FSI問題是指從流體到固體和從固體到流體的交換的綜合采用并行求解方法。
進行航空發動機整機氣熱彈耦合仿真的STAR-CCM+版本為STAR-CCM+ 2206.
將航空發動機整機從冷態模型計算至熱態模型后發動機伸長約1mm。
背景
管道輸送在工業和工程中起到重要作用，近年來，這一課題已發展成為一個分析流體-結構相互作用（FSI）的動力學模型，在航空航天、空氣動力學、船舶運動、醫學工程等領域有著廣泛的應用。基于FSI的仿真模擬可以用于研究管道輸送的動力特性和穩定性，得到管道的固有頻率，幫助提高管道輸送的可靠性。
本文以一根細管在脈沖荷載下的變形過程為例，說明用Simcenter STAR-CCM+分析FSI的詳細步驟
三.STAR-CCM+中的流固耦合
1、流固耦合實現方式
STAR-CCM+中流固耦合實現方式大概為三種，基于文件的耦合、協同仿真和軟件內的耦合。
基于文件的耦合是通過存儲在計算機磁盤中的文件在程序間進行交換，能夠實現單向和雙向耦合。比如在STAR-CCM+內計算得到流場及溫度場，以第三方格式導出到結構模型，通過第三方工具內執行應力計算。
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。
RGID=r9563285f3462f488b9c10ab3bad8b9ba
課程8
Amesim/STAR-CCM+耦合仿真在新能源汽車熱管理的應用
課程序號
SC202008
培訓日期
2020-02-24（星期一）
