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【全套源文件】STAR-CCM+ & Abaqus 聯(lián)合仿真：圓柱體高速入水雙向流固耦合(FSI)深度解析【相關(guān)領(lǐng)域】：船舶與海洋工程、兵器科學(xué)、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(dǎo)過多位相關(guān)專業(yè)碩士博士研究生，科研項目經(jīng)驗豐富。1.

多體動力學(xué)模塊是進(jìn)行多物理場耦合的一個關(guān)鍵基礎(chǔ)模塊，用戶可以在此基礎(chǔ)上耦合例如聲學(xué)、疲勞、傳熱等模塊。 第一部分：Comsol多體動力學(xué)剛?cè)?em>耦合仿真介紹 在通常情況下，多體動力學(xué)仿真中的大部分部件都是剛性的，由此只需要關(guān)注剛體的動力學(xué)特征，然而，在某些特殊情況下，我們需要觀察其中某個部件的變形、應(yīng)力、應(yīng)變情況，所以我們需要選擇性的將剛體和柔性體指派到不同的部件。

單一的CFD計算已經(jīng)不滿足現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)跨介質(zhì)計算需求，工程上更多關(guān)注結(jié)構(gòu)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(jìn)行模擬，得到了結(jié)構(gòu)入水過程中周圍流場和自身響應(yīng)變化。適用領(lǐng)域：航行體入水沖擊，船舶砰擊，海洋結(jié)構(gòu)物漂浮等領(lǐng)域。

?本次研討會圍繞風(fēng)電裝備研發(fā)過程中涉及到的整機性能、風(fēng)環(huán)境、葉片流場、氣彈流固耦合，葉片復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)強度、電磁、振動噪聲、齒輪傳動、多體疲勞，機組熱管理、儲能、區(qū)域能源、數(shù)字化運維等領(lǐng)域，結(jié)合西門子工程咨詢在風(fēng)電行業(yè)最佳實踐，分享 Simcenter 仿真與測試技術(shù)在風(fēng)電領(lǐng)域的前沿應(yīng)用。

本案例建立了一土石混合體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。基于COMSOL軟件對土石混合體進(jìn)行了數(shù)值仿真，考慮了土石混合體孔隙變化，細(xì)顆粒侵蝕，骨架結(jié)構(gòu)變形，此問題是一個多場（滲流場、變形場、應(yīng)力場、損傷場）多相介質(zhì)（土顆粒集合體，塊石，空隙，孔隙）耦合的復(fù)雜問題。仿真結(jié)果如圖2所示。

工況變化如下圖所示： 圖5 TAITherm & STAR-CCM & GT-SUITE空調(diào)系統(tǒng)耦合工況 耦合方案數(shù)據(jù)傳遞過程如圖6所示，空調(diào)系統(tǒng)模型與CFD模型耦合計算，主要針對暖風(fēng)芯體換熱求解，其中CFD模型集成了HVAC和座艙兩部分進(jìn)行流場計算。

圓柱體耦合教程word版本，購買算例文件包含全部內(nèi)容。

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(yīng)力-共軛傳熱和熱應(yīng)力：排氣岐管參考案例-固體應(yīng)力-流體結(jié)構(gòu)相互作用：振動管參考案例-固體應(yīng)力-來自映射溫度數(shù)據(jù)的熱應(yīng)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

本案例建立了一加熱爐內(nèi)陶瓷模型，基于COMSOL軟件中的固體力學(xué)模塊、固體和流體傳熱模塊、湍流流體模塊、動網(wǎng)格以及結(jié)合PDE描述的含水量變化，模擬了一多孔介質(zhì)模型的陶瓷坯體加熱過程中的體積變化，仿真結(jié)果如圖所示： 感興趣的朋友，歡迎交流模型！

6.考慮多物理場耦合Star-CCM+ 還可以模擬船舶行業(yè)中常見的多物理場問題，如結(jié)構(gòu)與流體耦合、熱傳導(dǎo)與流體耦合、流體與湍流聲耦合等。這有助于更全面地評估船舶的性能和可靠性，加強設(shè)計的合理性。總結(jié)起來，Star-CCM+ 在船舶行業(yè)中的應(yīng)用涵蓋了船體流場分析、性能優(yōu)化、阻力減少、推進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化、湍流和渦流分析以及多物理場耦合等方面。

本文將演示利用中文版STAR CCM+軟件進(jìn)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(dǎo)葉，內(nèi)部帶有兩彎三通道的冷卻冷卻結(jié)構(gòu)，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?xì)獠粨交臁Ｓ嬎隳Ｐ蜑榉譃槿齻€域，分別是燃?xì)狻⒗錃夂凸腆w葉片。葉片和燃?xì)庥騼蓚?cè)均為旋轉(zhuǎn)周期面。

相較于博主之前接觸較多的Fluent，Star CCM+卻有著不一樣的風(fēng)格。

4、流體域設(shè)置 5、計算結(jié)果 五.總結(jié) STAR-CCM+提供了成熟的流固耦合方法，豐富的變形模型保證了其能在更多領(lǐng)域、場景中應(yīng)用。通過流固耦合計算，能夠精確預(yù)測結(jié)構(gòu)受到的流動載荷、結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及變形。

? 用戶可以定義多個連續(xù)體，并且為每個區(qū)域指定一個不同的連續(xù)體； ? 一個連續(xù)體可以與一個或多個區(qū)域相關(guān)聯(lián)； ? 連續(xù)體也可以被閑置(即定義后不與任何區(qū)域相關(guān)聯(lián))； ? 通俗來說就是定義了一個連續(xù)體但是并沒有用到，可以就單純的放在那里不進(jìn)行刪除，并不會對模擬有什么影響；

STAR-CCM+使得導(dǎo)入、修復(fù)、定義和網(wǎng)格化CAD部件的過程盡可能輕松。在最基本的情況下，網(wǎng)格化的清理包括將部分水平體和表面與適當(dāng)?shù)奈锢怼?em>體網(wǎng)格和邊界條件相關(guān)聯(lián)，這將是數(shù)值模擬的基礎(chǔ)。許多基于部件的操作是可用的，例如部件轉(zhuǎn)換或布爾操作。選擇是在典型的3D實體建模軟件中執(zhí)行這些操作，還是在STAR-CCM+中執(zhí)行這些操作，取決于用戶的偏好。

雖然創(chuàng)建6 自由度體時已配有自由運動選項，但仍需要為體指定可以使用的移動方式。在本例中，該體可以沿X 軸向自由平移（浪涌），沿Z 軸向自自平移（升降），圍繞 Y 軸自由旋轉(zhuǎn)（俯仰）。（6）創(chuàng)建VOF波；VOF波模型生成多個場函數(shù)，這些場函數(shù)基于用戶定義的波參數(shù)。可在對象樹的適當(dāng)節(jié)點中將這些場函數(shù)用作邊界和初始條件。要創(chuàng)建VOF 波。

無人機課程推薦課程名稱《starccm無人機仿真全教程105講-四種仿真方法流固耦合懸停噴霧施肥吊物投彈槳葉優(yōu)化大渦模擬噪聲》主講老師技術(shù)鄰平臺知名講師：梁老師擅長：精通STAR-CCM+，擅長氣動、傳熱、燃燒、多相流、運動、固體應(yīng)力等多學(xué)科耦合分析，以及在CFD結(jié)果上，通過網(wǎng)格變形直接對模型進(jìn)行優(yōu)化的伴隨形狀優(yōu)化方法；在設(shè)計空間通過將固體網(wǎng)格和流體網(wǎng)格相互轉(zhuǎn)換而自動構(gòu)造最優(yōu)幾何的伴隨拓?fù)鋬?yōu)化方法

作者：段老師大連理工海洋工程博士 ，主要做多相流體動力學(xué)和波物耦合響應(yīng)相關(guān)研究。