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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.

強大的網(wǎng)格技術(shù)：STAR-CCM+的基于Parts幾何零部件體的自動網(wǎng)格劃分功能非常出色，可以輕松處理攪拌設(shè)備中復(fù)雜的幾何形狀（如葉輪、擋板、蛇管等），生成高質(zhì)量的多面體網(wǎng)格、切割體網(wǎng)格或四面體網(wǎng)格，在保證精度的同時減少細(xì)胞數(shù)量。

本文利用STAR-CCM+重疊網(wǎng)格功能，模擬羅茨鼓風(fēng)機的流場。 本文涉及到的案例來自STAR-CCM+官方幫助文檔，僅供學(xué)習(xí)和研究活動，禁止以商業(yè)盈利為目的的活動。

1 問題描述 本案例演示如何使用具有自由表面流體的重疊網(wǎng)格功能和DFBI 對落入水中的救生艇的運動構(gòu)建模型。STAR-CCM+ 自動進行方格重疊過程。在救生艇落水過程中具有三個自由度的運動的模型：豎直平移和水平平移以及俯仰旋轉(zhuǎn)。

一、基于Star-ccm+的旋轉(zhuǎn)水輪機數(shù)值模擬導(dǎo)讀：STAR-CCM+是一款當(dāng)前比較流行的計算流體力學(xué)軟件，該軟件在旋轉(zhuǎn)機械領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用場景，本文基于STAR-CCM+軟件中的運動參考系的方法來實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)水輪機的數(shù)值模擬，過程涉及變參考系旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)方法，基于VOF方法的水力空化模擬方法以及相關(guān)后處理方法等。

Ma 等 [21] 采用時域格林函數(shù)方法求解斜浪中單體和多體船的運動響應(yīng)和波浪載荷，將計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果和 STF 方法進行了比較，并將頻域內(nèi)線性 2.5D 理論進行擴展，求解了船舶航行于迎浪大幅規(guī)則波中時的垂向非線性運動和波浪誘導(dǎo)載荷響應(yīng)。

參考案例-多相流-拉格朗日：顆粒負(fù)載型流體參考案例-運動-軌跡運動：在固定滑軌上對底盤進行浸漆STAR-CCM+ 的核心優(yōu)勢為何備受汽車行業(yè)青睞？1. 一體化多物理場平臺：它不是單一的CFD求解器，而是一個集幾何處理、網(wǎng)格生成、物理模型設(shè)置、求解計算、后處理分析于一體的完整環(huán)境。用戶無需在不同軟件間切換，大大提高了工作效率。

三.STAR-CCM+中的流固耦合 1、流固耦合實現(xiàn)方式 STAR-CCM+中流固耦合實現(xiàn)方式大概為三種，基于文件的耦合、協(xié)同仿真和軟件內(nèi)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?qū)崿F(xiàn)單向和雙向耦合。比如在STAR-CCM+內(nèi)計算得到流場及溫度場，以第三方格式導(dǎo)出到結(jié)構(gòu)模型，通過第三方工具內(nèi)執(zhí)行應(yīng)力計算。

本教程演示利用STAR CCM+中的具有自由表面流的重疊網(wǎng)格功能和DFBI模型來模擬救生艇下水時的運動。 1 問題描述 該案例來源于H.J.Morch等人（2008）在論文“Simulation of Lifeboat Launching under Storm Conditions”中描述的實驗。從斜坡上下水的救生艇經(jīng)過平動和轉(zhuǎn)動后撞擊水面上。

為了確定水輪機載荷，通過STAR-CCM+ 數(shù)值模擬得到本文水輪機側(cè)向力（見圖 5）和推力曲線（見圖 6）。根據(jù)所得數(shù)據(jù)將水輪機在相應(yīng)流速下所得載荷按照定常力和力矩的形式加入數(shù)值模型中。

波反射有兩個來源：一是來自邊界的波反射，二是由于突兀的網(wǎng)格過渡造成的波反射，為了避免這些波反射與真正的波場相互作用，從而導(dǎo)致結(jié)果無效。STAR-CCM+提供了 VOF 波阻尼功能。

image-20220610232255429 2 STAR CCM+設(shè)置 啟動STAR CCM+，新建Simulation 2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格 利用菜單 File > Import > Import Volume Mesh 導(dǎo)入計算網(wǎng)格 lobeBlower.ccm

image-202206102322554292 STAR CCM+設(shè)置啟動STAR CCM+，新建Simulation2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格利用菜單File > Import > Import Volume Mesh導(dǎo)入計算網(wǎng)格幾何模型如下圖所示。注意觀察三個區(qū)域的設(shè)計。注意在轉(zhuǎn)子運動過程中，轉(zhuǎn)子壁面不允許碰觸到背景網(wǎng)格的壁面，也不允許轉(zhuǎn)子壁面相互碰觸。

生成幾何、劃分網(wǎng)格、計算求解、后處理以及優(yōu)化都可以高效的在STAR-CCM+ 內(nèi)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(zhuǎn)計算域剛體運動(RBM)、復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的自動化非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分、并行處理能力等，允許設(shè)計者以較經(jīng)濟的方式對多個水泵設(shè)計方案進行比較和研究。

波反射有兩個來源：一是來自邊界的波反射，二是由于突兀的網(wǎng)格過渡造成的波反射，為了避免這些波反射與真正的波場相互作用，從而導(dǎo)致結(jié)果無效。STAR-CCM+提供了 VOF 波阻尼功能。