CFD基本流程 及 STAR-CCM+ 11.0软件介绍

? 术语

o Parts几何

? 物理空间内对几何的定义:表征几何模型的实际尺寸和形状,可以是Geometry Part或者Derived Part

o Region 区域

? 计算域:三维空间的体与二维空间的面,不一定连续,通过共形 络进行离散,包含了相互连接的面、单元和节点

o Boundary 边界

? 计算域的外表面,可以是物理边界(Wall、Inlet、Outlet)或者连接计算域的表面(交界面)

o Interface 交界面

? 在不同的Region之间传递质量和能量,内部交界面传递质量和能量(流体域之间),接触交界面只传递能量(流体固体之间)

o Continua 连续体

? 代表在指定计算域上激活的一系列物理计算模型(指定固体/液体/气体等)与 格模型

? CFD流程简介

o 导入表面

建议在solidworks等专业建模软件中预先建好流道模型,另存为**.x_t**格式,再导入至STAR-CCM+中进行后续操作。

o 修复表面
  1. 检查漏洞
    软件自带检查漏洞工具
  2. 手动修复
    parts->Repair surface 进行检查
o 定义边界条件

? 分割导入的表面,划分并命名边界-split by patch按块分割
? 从几何与他的表面创建相关的区域和相关的边界-assign parts to regions分配到域
? 设定边界类型-属性栏type

o 设置 格模型及参数

? 新建 格,进入 格生成器,自动划分 格
? 常用 格类型:

  1. 四面体 格
    ? 对几何变形敏感,在计算区域的边角部位计算不准
  2. 多面体 格
    ? 有更多相邻单元,梯度计算和当地流动状况预测更准
    ? 对几何变形没有四面体敏感
    ? 对存在回流的流动,多面体的计算精度甚至超出Hexa 格
    ? 对 格数量要求少,只需四面体 格数的1/4即可保证精度,同时收敛速度、趋势优于四面体 格。
  3. trimmed 格-切割体 格
    ? 保证计算精度
  4. 自定义 格,仅在特定表面上修改 格设置

o 生成 格

? Apply Representation观察 格
? 加密 格

  1. 新建block作为 格加密控制区
  2. Continua->mesh 1->Volumetric Controls->Volumetric Control 1->Mesh Conditions->Trimmer 选加密
  3. Continua->mesh 1->Volumetric Controls->Volumetric Control 1->Mesh Values->Custom Size-> Relative Size 设置加密程度

? 生成体 格,注意事项:

  1. 根据雷诺数、局部最大马赫数和局部最大库朗数调节 格密度;
  2. 流道前后可以采用拉伸 格,为流动的发展预留充分空间,一般流道前拉伸20倍水力直径,流道后5倍水力直径;
  3. 先确定 格大小再确定求解时间步长

? 检查 格质量:Mesh->Diagnostics

  1. 体积变化率(Volume Change Ratio)
    ? 小于1*10^-5的体 格应该进行处理
  2. 面 格质量(Face Validity)
    ? 一般要求0.8以上
  3. 体 格质量(Cell Quality)
    ? 1.0最好
    ? 一般>1.0*10^-6

o 设置物理模型与参数

根据实际情况选择定常或非定常计算
采用不可压缩流体可以使计算速度更快

o 定义求解器参数

? Segregated Flow-分离式求解器
? 不可压缩/低马赫数压缩
? Coupled Flow-耦合式求解器
? 高速可压缩流体

o 后处理

常用的后处理方式有:
? 标量云图
? 矢量图
? 流线图
? 衍生体
? 告
如果想要了解特定截面处的 格情况或标量情况,可以新建衍生零部件进行查看。
还可以利用工具栏中的导出流道中的相关数据(速度场、压力场、温度场等)进行后续分析。

o 运行分析

点击Run(工具栏里跑动的小人)监视残差曲线,一般来说残差数据在0.001以下就可以认为收敛情况比较理想。

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