如何快速学习STAR-CCM+软件解决工程实际问题

随着CFD技术的发展，CFD已成为现在工程应用中用于解决复杂问题的一种常用方法。如今，不论是在高校还是企业，越来越多的人都会选择使用一些CFD商业软件来解决实际问题。据不完全统计，现有的CFD软件多达上百种、它们各自在各自的领域具备不同的优势。CFD工程师经常由于工作单位更换或者面临的工程问题不同，不得不选择不同的CFD工具软件。

那么如何快速掌握一款CFD工具软件对我们工程师解决具体问题或者适应新单位新工作显得格外的重要。因此，我在这里总结了一些我当时学习STAR-CCM+的经验，分享给大家提供参考，希望对大家有所帮助！

一、明确目的，有的放矢

大家学习STAR-CCM+的目的我总结为以下两点：

1、长期应用需求

把STAR-CCM+作为“职业工具”，好比钢琴家的钢琴。那么，我们往往需精通软件解决复杂工程或研究问题的能力。当然，我说的精通，并不是精通软件所有的功能，而是你研究方向上所要用到的功能，比如你是搞热设计的，那么就需要精通传热、流动计算。对于电磁、铸造这些你不涉及的模块可以先不学。有时间有精力再去了解。毕竟一个人的精力是有限的，STAR-CCM+软件能解决的问题设计各个领域。我们不可能全部精通。

2、临时项目需求

因为甲方或者领导、老师要求，需要临时使用STAR-CCM+解决某个问题。那么，就要求我们快速获得软件解决某个仿真问题的能力。

二、了解软件，制定学习计划1、软件能做哪些模拟分析？

STAR-CCM+是西门子工业软件推出的新一代通用CFD仿真软件，采用连续介质力学数值技术，不仅可进行流体分析，还可进行结构应力、气动声学等其他物理场或多个物理场耦合模拟分析。针对自己学习目的，选择合适的方向进行学习。

2、软件具有哪些功能？众所周知，CAE仿真一般流程如下图所示：

STAR-CCM+不仅是 (CFD)仿真软件，更是解决跨学科问题的综合工程解决方案，所有操作在同一界面中，一个用户界面可以完成整个CAE过程：

接下来，笔者演示一个阀门内流场仿真案例，（需要这个模型算例的朋友请留言或私信） 我立即给您发模型文件。这个案例是演示采用STAR-CCM+计算球阀内流场特性。

首先是 1、问题描述

通过对阀门的流动特性仿真指导阀门设计。本案例以工业常用球阀为例进行仿真，获取阀门内部流场特性与流量特性。已知：阀门入口流量为0.5kg/s，流动介质为水。

2、几何前处理 由于本次仿真主要关心阀门一定开度下，其内部流阻特性，通过热力学分析可知将阀门流动过程可看作绝热过程。因此，提取阀门内部流道进行数值仿真。本案例采用3D-CAD操作抽取模型如下：右击模型选择【抽取内部体积】，如图，在绿色框内选择进出口端面，红色框内选择与流体接触的几何部件，勾选【创建体组】

3、划分流场域 格

基于PBM方式，采用自动 格划分方法划分多面体 格， 格如下图所示① 右击【操作】>【自动 格】，选择 格模型

② 在【区域】节点，设置边界条件如下

4、求解设置

通过计算入口雷诺数大于2500，因此阀门内部流动为湍流流动① 在【连续体】节点选择【物理模型】

② 设置【停止标准】最大迭代步数为500，监测出口平均速度。

5、运行仿真，进行数值计算

观察残差曲线与监测平均速度，当残差下降到10E-3以下，监测量稳定后，说明计算收敛。

6、结果后处理① 速度云图

② 压力云图

③ 矢量图

④ 流线图

三、制定学习计划

在确定了自己的学习目的和对软件功能有一定了解的情况下，你基本清楚自己需要学习的内容。那么接下来的工作就是。根据自己的学习内容寻找相关的教程，并制定合理的学习计划。对于学习资料，我的总结是：在精不在多。 上能找的STAR-CCM+的学习资源很多也很杂。不成系统的学习资料，容易让初学陷入以下几个困境：

从我学习的过程看，最好的学习资料我认为就是软件自带的帮助文档，STAR-CCM+软件我喜欢它的原因之一就是它的帮助文档非常给力，而且现在新版本，帮助文档很多都翻译程中文了，看着非常方便。而且它里面自带有教程标准案例。当然，它也有个缺点，就是涉及内容较多，所以学习起来一是需要时间较多；二是案例难度系数不大，适合入门不适合提高。目前，我也在仿真秀开设了一个STAR-CCM+入门与进阶的精品系列课程，结合我学习和使用STAR-CCM+的经验跟大家分享，希望助力大家快速学习和掌握STAR-CCM+去解决实际工程问题， 课程安排见下文。

三、从易到难，循序渐进

初学软件，一定要先从简单问题开始。期主要原因是，容易成功，能够增加成就感和自信心，不至于让我们丧失学习的兴趣。再复杂的系统也都是由一个个简单的部件组成。一开始做复杂问题，一是容易出错，二是如果出错，也很难快速找到问题所在。这样既浪费时间又增加学习难度。四、先熟悉界面与流程、再关注具体细节STAR-CCM+可以实现几何建模、 格划分、求解计算以及后处理。其基本流程如下图所示。我们可以通过几个简单的案例，一个一个流程去熟悉软件的操作界面。一开始，肯能因为STAR-CCM+结构树层次较深，感觉有点晕，可以先把主要的节点记住。做个小备忘录，在这个节点可以处理什么问题。表面处理流程是怎么样的？体 格生成流程是什么样的？…..

软件包括几何建模、表面处理、 格划分、求解设置、后处理多个功能，每个功能可能都具有一个或多个固定流程。建议在做计划的时候，一个一个模块，一个一个流程来熟悉。等熟悉一个流程后，其它的流程上手就非常快了。

五、学习求助的建议

1、软件安装

安装失败：用户名是不是中文？杀毒防火墙是否关闭？代安装

2、具体技术问题

不论是STAR-CCM+，还是其他CFD仿真软件，它们说白了终究只是我们用于解决实际工程问题的工具，只要我们平时多加练习，均能很好的掌握软件本的具体操作。如果需要灵活利用工具软件解决我们的实际工程问题，还要求我们具备相应的理论知识。所以，建议初学者特别是刚接触CFD的学者，在学习阶段一定要注重软件操作同时关注实际问题的理论。要知其然且知其所以然。不要贪做很多STEP BY STEP没有任何解释光是如何操作的案例，而实要把每个案例解决的问题是什么？为什么要这么设置？它的本质是什么？搞清楚，触类旁通、举一反三。这样才能将所学的东西应用到我们的实际问题中去。

六、 讲师介绍卿林老师