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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。

本文將風扇PQ 與MRF 域仿真結果和單體試驗對比，研究兩種方法的仿真精度，為整車開發初期機艙熱管理CFD 分析提供更準確的計算模型。2 模型建立與數值計算2.1 幾何模型 散熱器風扇由扇葉、框架、電機等組成，該風扇直徑為440mm，7 扇葉，導入STAR-CCM+中進行處理，分別建立風扇單體風洞模型和整車模型。

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。

3、雙向流固耦合的數據傳遞 四、風扇流固耦合案例 1、計算域模型 幾何模型為四葉風扇，固體域部分為扇葉。通過添加進口段和出口段，形成封閉的流體計算域，風扇通過滑移網格模擬，旋轉區域和固定區域之間通過Interface連接。

將計算域分為旋轉域（包含葉輪）和靜止域，在旋轉域中施加旋轉的離心力和科氏力。計算速度快，適用于初步設計和穩態工況的預測，精度足以滿足大多數宏觀參數（如功率數、排量數）的計算。

槳的主尺度和模型如下：首先進行計算域生成，這里要準備兩個區域： 包含槳的旋轉域 外部靜止域計算域及邊界條件類型如下：對兩個區域分別進行網格劃分，本次模擬中，旋轉域部分采用多面體網格類型，外部靜止域采用trimmer網格。

模型分玻璃域和流體域以及冰層域，壁面均為無滑移邊界條件，風道設置四層邊界層，穩態計算時，常溫不可壓縮流動，標準k-e湍流模型。瞬態計算中，入口溫度采用溫升實驗數據，冰層溫度大于0℃，則認為冰已融化。

一、基于Star-ccm+的旋轉水輪機數值模擬導讀：STAR-CCM+是一款當前比較流行的計算流體力學軟件，該軟件在旋轉機械領域具有很大的應用場景，本文基于STAR-CCM+軟件中的運動參考系的方法來實現旋轉水輪機的數值模擬，過程涉及變參考系旋轉實現方法，基于VOF方法的水力空化模擬方法以及相關后處理方法等。

槳的主尺度和模型如下： 首先進行計算域生成，這里要準備兩個區域： 包含槳的旋轉域 外部靜止域 計算域及邊界條件類型如下： 對兩個區域分別進行網格劃分，本次模擬中，旋轉域部分采用多面體網格類型

Star-CCM+是一款類似于ANSYS等的計算流體力學仿真軟件，其最大優勢在于網格可以自動化生成，并且能夠生成六面體網格、非結構網格等。很多新手都會遇到一個問題就是，一般來說，進行數值計算需要在計算區域生成實體，但是針對有壁厚的管道之類的流動工況來說，流體域的生成該如何處理。本經驗將針對這一問題給出較為詳細的解決方案。

對復雜產品進行CFD仿真分析，通常利用專業三維CAD軟件建立數字模型，然而這些模型并非流體計算域，無法直接導入至前處理軟件劃分網格，因此需要在這些模型基礎上抽取流體計算域，亦即流道抽取工作。根據CFD計算類型，流體域抽取分為兩類：（1）內流計算域生成，（2）外流計算域生成。

</p><p>2）選擇求解器：選擇合適的CFD求解器，如ANSYS Fluent、CFX、STAR-CCM+等，進行流場計算。</p><p>3)穩態計算：首先進行穩態計算，使流場達到穩定狀態。這有助于快速評估風機的基本性能，并為后續瞬態計算提供初始條件。</p><p>4)瞬態計算：在穩態計算的基礎上，進行瞬態計算以捕獲流場的動態特性。這通常涉及到使用大渦模擬（LES）等高級湍流模型來模擬瞬態流動。

Nonlinear Geometry模型用于模擬非線性現象，如大的位移和旋轉運動，以及細長零部件的拉伸或壓縮變形。對于非線性幾何現象（大應變）和非線性材料，平衡方程是非線性的。為了求解非線性方程組，Simcenter STAR-CCM+采用牛頓迭代法更新剛度矩陣。固體域激活的模型如圖4所示。圖4 固體域所用模型定義可壓縮流體的狀態方程，流體密度由聲壓和聲速計算得出。

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。為了降低模擬的計算成本，本案例使用對稱條件，只包含一半幾何，因無需模擬船從坡道其余部分完全落水的情形。船在空氣中的運動可使用簡化的經典物理方程預先計算。

使用 MRF 對螺旋槳的旋轉建模。本仿真中螺旋槳直徑為0.25m。螺旋槳轉速為15 rps。 2 STAR-CCM+設置 （1）在使用MRF 對螺旋槳的運動建模。起始模擬文件包含兩個區域，一個用于旋轉的螺旋槳，另一個用于靜態流體域。

后輪胎及輪輞輪輞旋轉區域建立：亮紫色所示 分別建立后輪兩個RBM旋轉域，并設置轉速。為提高計算的穩定性，可設置一個過渡區間，參考如下Field Function，設置一個初始化計算的時間。

以流場穩態計算結果作為初場，時間步的選取依賴葉片固有頻率，綜合考慮固體域和流體域對時間步長的特殊需求，這里選取時間步長為1e-4s。為了解氣動載荷作用下壓縮機葉片的瞬態動力學特性，需要在葉片表面設置監測點。如下圖所示，圖中紫紅色標記點即為監測點位置，設置在位移變化最大的葉頂處。

1、問題描述本案例仿真的前向多翼離心風機為雙向進氣，轉速為1000rpm，在計算時把進口設為大氣壓，出口相對壓力設為0，計算域如圖1所示：2、幾何與網格（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的stl面網格文件，選導入界面，選擇create new region

本文演示利用STAR CCM+中的重疊網格模擬凸輪鼓風機的內部流場。 1 問題描述 計算模型如下圖所示。空氣通過入口進入計算域，在經過旋轉的凸輪（二者均以 500 rpm 的角速度反向旋轉）后，從出口流出。