STAR-CCM+_ 3D-CAD_培训教程
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(完整版)STARCCM基础培训教程
transition）
辐射 ➢ Surface-to-surface ➢ Discrete ordinate
燃烧 ➢ Eddy Break Up (EBU) ➢ Presumed Probability Density Function
(PPDF), adiabatic and non-adiabatic
➢
FAN性能曲线修正的动量源项。
湍流 ➢ Spallart-Allmaras ➢ K-Epsilon ➢ K-Omega ➢ 雷诺应力输运方程 ➢ 壁面处理 (Low y+, High y+, All y+) ➢ 壁面距离 (Exact, Approximate) ➢ 边界层转戾（prescriptive boundary-layer
1.5 现有的物理模型
(Version 2.02.009)
基本模型
空间
➢ 二维l ➢ 轴对称 ➢ 三维
时间
➢
稳态
➢
显式非稳态
➢
隐式非稳态
运动
运动参照系模型# 刚体运动模型
流动和能量
➢
无粘，层流，湍流。
➢
气体，液体，固体和多孔介质。
➢
共轭传热
➢
自由表面 (VOF)
➢
空化(cavitation)
➢
辐射类型的热交换
2.1.1.1 surface wrapper的属性选项
Surface wrapper的属性有3 个选项:
Do curvature refinement Do gap closure Do proximity refinement
缺省情况下, 只有Do curvature refinement打开
辐射 ➢ Surface-to-surface ➢ Discrete ordinate
燃烧 ➢ Eddy Break Up (EBU) ➢ Presumed Probability Density Function
(PPDF), adiabatic and non-adiabatic
➢
FAN性能曲线修正的动量源项。
湍流 ➢ Spallart-Allmaras ➢ K-Epsilon ➢ K-Omega ➢ 雷诺应力输运方程 ➢ 壁面处理 (Low y+, High y+, All y+) ➢ 壁面距离 (Exact, Approximate) ➢ 边界层转戾（prescriptive boundary-layer
1.5 现有的物理模型
(Version 2.02.009)
基本模型
空间
➢ 二维l ➢ 轴对称 ➢ 三维
时间
➢
稳态
➢
显式非稳态
➢
隐式非稳态
运动
运动参照系模型# 刚体运动模型
流动和能量
➢
无粘，层流，湍流。
➢
气体，液体，固体和多孔介质。
➢
共轭传热
➢
自由表面 (VOF)
➢
空化(cavitation)
➢
辐射类型的热交换
2.1.1.1 surface wrapper的属性选项
Surface wrapper的属性有3 个选项:
Do curvature refinement Do gap closure Do proximity refinement
缺省情况下, 只有Do curvature refinement打开
STAR-CCM+-3D-CAD-培训教程
STAR-CCM+ 3D-CAD培训
本教程中将介绍以3D-CAD的几个基本概念，如下： 创建新的3D-CAD模型 创建草图并施加约束和尺寸 旋转和拉伸草图 指定面 在解析中使用3D-CAD模型 修改几何模型并重新运算
目录
创建几何模型 创建Geometry parts 分配新Region 生成网格 设置模型 生成Scalar scene 运行计算 后处理—生成流线Streamlines scene 修改几何模型、重新运行计算 总结
草绘旋风分离器轮廓
模型的第一个特征是一个草图，它可以定义出分离器的 容腔轮廓，然后通过旋转生成一个实体。 选择YZ平面作为草绘平面 右击Featrue-YZ，选择Create Sketch
草绘旋风分离器轮廓
单击 ，将草绘平面调整成与屏幕平行。
草绘旋风分离器轮廓
指定草绘平面上的网格间距，使其适合于几何模型的尺 寸。 单击 ，出现grid spacing对话框，将grid spacing改为0.025mm，单击OK。
创建出口管
此时，将显示出草绘平面，点击 行于屏幕。
，使草绘平面平
点击 ，视图变为透明。
在Create sketch entities面板中点击 ，选择坐标原 点作为圆心点，点击第二点以确定圆的半径，此处，近 似地定为0.06m，然后通过Circle properties框将圆的 半径精确地改为0.07m。
Direction 旋转方向 Body Interaction 相交操作 Axis 旋转轴 Angle 旋转角度
旋转轮廓
完成上述操作后，视图如下图所示。
旋转轮廓
完成上述操作后，特征树中将出现Body 1和Revolve 1 ，将Body 1改为Fluid。
流体力学CFD软件STAR-CCM培训课件1
-
网格存储
在可视化的时候使用，或者作为表面重构的 输入文件 Boundary Conditions
28
28
网格及物理模型
网格划分
物理模型设置
8.02版本后，可 以在Parts中定义 网格模型
Boundary Conditions
29
求解器设置
大多数情况下，不需要修改默认的求解器参
求解器设置
数
打开一个存在的CASE，使用:
File > Load Simulation.
保存CASE，使用:
File > Save.
12
12
获取帮助
通过在浏览器中进入在线帮助文档.
13
13
获取帮助
另外，F1键是查找帮助文档的热键. 例如，如果需要查找关于Stopping Criteria的相关帮助 选择Stopping Criteria. 按下F1键 • 浏览器将自动跳转至关于stopping criteria的帮助文档
数据存储在“field functions”里
• •
可以使用不同类型的后处理:
• • • • • •
6
6
基本概念
STAR-CCM+中的CCM是Computational Continuum Mechanics的简称
•
• •
• •
基于多物理场，连续介质的模拟 在模型中定义流体域或者固体域的连续介质，然后将不同的求解区域分配到这 些连续介质域中。 物理模型与网格分开独立设置 根据模拟的设置，网格仅仅用来定义问题的拓扑结构。 广义的交界面 拓扑构造允许区域之间能够独立于网格（共形网格或者非共形网格）进行数据 交换 基于面的求解器。 支持各种类型的网格 模拟过程的动态控制。 用户可以实时观察计算求解的进行，以此查看是否问题正在收敛，并且可以实 时动态的改变相关的设置参数。 7
网格存储
在可视化的时候使用，或者作为表面重构的 输入文件 Boundary Conditions
28
28
网格及物理模型
网格划分
物理模型设置
8.02版本后，可 以在Parts中定义 网格模型
Boundary Conditions
29
求解器设置
大多数情况下，不需要修改默认的求解器参
求解器设置
数
打开一个存在的CASE，使用:
File > Load Simulation.
保存CASE，使用:
File > Save.
12
12
获取帮助
通过在浏览器中进入在线帮助文档.
13
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获取帮助
另外，F1键是查找帮助文档的热键. 例如，如果需要查找关于Stopping Criteria的相关帮助 选择Stopping Criteria. 按下F1键 • 浏览器将自动跳转至关于stopping criteria的帮助文档
数据存储在“field functions”里
• •
可以使用不同类型的后处理:
• • • • • •
6
6
基本概念
STAR-CCM+中的CCM是Computational Continuum Mechanics的简称
•
• •
• •
基于多物理场，连续介质的模拟 在模型中定义流体域或者固体域的连续介质，然后将不同的求解区域分配到这 些连续介质域中。 物理模型与网格分开独立设置 根据模拟的设置，网格仅仅用来定义问题的拓扑结构。 广义的交界面 拓扑构造允许区域之间能够独立于网格（共形网格或者非共形网格）进行数据 交换 基于面的求解器。 支持各种类型的网格 模拟过程的动态控制。 用户可以实时观察计算求解的进行，以此查看是否问题正在收敛，并且可以实 时动态的改变相关的设置参数。 7
STARCCM基础培训教程
STARCCM基础培训教程STARCCM是一款涉及CFD（计算流体力学）模拟工作的软件，它可以在不同行业中用于解决各种流体流动问题，如航空航天、汽车制造、水利工程等领域。
该软件的应用得到了广泛认可，并在各个行业中拥有广泛的用户群体。
为使用户能够更好地使用STARCCM，建议进行基础培训与学习，以便熟练掌握其各种功能和优点。
下面详细介绍STARCCM基础培训教程。
一、STARCCM简介STARCCM是CD-adapco公司开发的一款CFD商业软件，目标是为流体力学分析和优化提供强大的计算工具，涵盖了从几何设计到流体动力学的全部过程。
二、基础操作界面开始使用STARCCM软件时，首先介绍基础操作界面的结构。
而在软件界面的左侧是操作界面，最右侧是3D工具栏，包括模型创建、矢量图表、芯子提取工具等。
右上角的工作区域包括剖面图、曲线、矢量图和Tecplot文件等显示方式。
三、STARCCM的模型无论在哪个行业中，模型是创建流体流动的基础，在STARCCM软件中，创建复杂的流动图是相当困难的，因此在初学者的学习过程中，需要重点了解模型是如何建立的。
一般来说，可以手动建立模型，或者利用静态、动态网格技术，转移相应模型数据。
四、网格生成技术网格的生成是实现精细流体流动分析的重要步骤，因此不同的网格类别会对流动计算的结果产生不同的影响。
根据所需的精度和时间，根据不同的网格技术建立相应流体流动分析计算。
五、流动计算流动计算是了解和掌握流动分析研究目的的基础。
在STARCCM中，流动计算是目标计算的核心部分，其效率和精度直接决定了计算的属性。
STARCCM软件提供了各种流体流动分析模式的支持，如稳定流、不稳定流和湍流模式等。
六、后处理流动计算后处理是流动分析阶段的最后一步，它可以将流动计算的结果显示在2D或3D模型中，并对其进行编辑和可视化。
后处理还包括实体解动画、热画像、粒子轨迹等功能，并提供给广泛的用户来探索流动分析的复杂性。
STARCCM基础培训教程
有关区域Region和边界(boundary)的概念见附录
定
在区域(region)这一级, 有三个选项来 进一步控制包面效果,它们是:
volume of interest specification;
contact prevention;
smallest wrapping volume
其中体积指定(volume of interest specification)有如下四个选项:
1.4 网格功能
(Version 2.02.009)
表面几何输入 可以导入的面网格或几何: .dbs - pro-STAR surface database mesh file .inp - pro-STAR cell/vertex shell input file .nas - NASTRAN shell file .pat - PATRAN shell file .stl - Stereolithography file
transition）
辐射 ➢ Surface-to-surface ➢ Discrete ordinate
燃烧 ➢ Eddy Break Up (EBU) ➢ Presumed Probability Density Function
(PPDF), adiabatic and non-adiabatic
2.3 模型的演化 2.4 界面的处理
2.1.1 surface wrapper
在导入的CAD数据质量较差时, 例如存在: ➢ 洞和缝隙; ➢ 错配的边; ➢ 多重边(multiple edges); ➢ 折叠尖角(sharp angle folds); ➢ 很差的三角形状 (如needles cells); ➢ 交叉(self intersection); ➢ 非流形拓扑结构(non-manifold topology)
2024版starccm培训基础
设置材料属性
为几何模型赋予适当的材 料属性，如密度、导热系 数、比热容等。
基本操作流程演示
划分网格
采用自动或手动方式， 对几何模型进行网格划 分，生成有限元或有限
体积网格。
设置边界条件
为仿真模型设置适当的 边界条件，如温度、压
力、速度等。
运行求解器
选择合适的求解器，设 置求解参数，运行求解
器进行计算。
02
界面与基本操作
软件界面布局及功能
主界面
包含菜单栏、工具栏、导航树、属性栏、图形 显示区等部分，提供全面的仿真操作环境。
菜单栏
提供文件、编辑、视图、插入、工具、窗口、帮 助等菜单项，涵盖软件所有功能。
工具栏
提供常用操作按钮，如新建、打开、保存、撤销、 重做、剪切、复制、粘贴等。
导航树
以树形结构展示仿真模型的组织结构，方便用户快速 定位和操作。
案例三
电磁仿真分析。通过实际案例，展示电磁仿真分析的完整流程，包括几何模型建立、材料属性设置、激励源 设置、边界条件设置、求解器设置与求解以及结果后处理等步骤。
学员自主操作实践环节
实践一
实践二
实践三
学员自主选择一个实际问题进行 仿真分析，完整地走一遍仿真流 程，包括几何模型建立、网格划 分、物理模型选择、边界条件设 置、求解器设置与求解以及结果 后处理等步骤。
01
02
03
04
05
流体动力学基础
StarCCM+软件 介绍
几何建模与网格划 物理模型设置与求 后处理与结果分析
分
解
介绍了流体动力学的基本概 念、原理和方程，包括连续 性方程、动量方程和能量方 程等。
详细讲解了StarCCM+软件 的基本操作、界面布局、工 具栏和菜单功能等。
STARCCM基础培训教程
layer transition）
辐射 ➢ Surface-to-surface ➢ Discrete ordinate
燃烧 ➢ Eddy Break Up (EBU) ➢ Presumed Probability Density
Function (PPDF), adiabatic and nonadiabatic
• 缺省情况下, 两个
curvature refinement, proximity refinement 在附录中有介绍
2.1.2.2 surface remesher的全局(global)设定
使用surface remesher时,有如下 的全局控制参数:
• base size;
• surface
curvature(#Pts/circle );
• surface growth rate;
• surface proximity(Search Floor, # Points in a gap);
• surface size
解释
2.1.2.3 surface remesher边界(boundary)设定
curvature refinement, gap closure, proximity refinement
2.1.1.2 surface wrapper的全局(global)设定
使用surface wrapper时,有如下的全局 控制参数:
• base size; • gap closure size;
面网格 面网格工具: Surface remesher Surface wrapper Hole filler Edge zipper 特征线提取和编辑工具
体网格 3种体网格模型: tetrahedral polyhedral trimmed 边界层网格模型： prism layer 精细网格调节： Volume sources 全局或局部参数设置
辐射 ➢ Surface-to-surface ➢ Discrete ordinate
燃烧 ➢ Eddy Break Up (EBU) ➢ Presumed Probability Density
Function (PPDF), adiabatic and nonadiabatic
• 缺省情况下, 两个
curvature refinement, proximity refinement 在附录中有介绍
2.1.2.2 surface remesher的全局(global)设定
使用surface remesher时,有如下 的全局控制参数:
• base size;
• surface
curvature(#Pts/circle );
• surface growth rate;
• surface proximity(Search Floor, # Points in a gap);
• surface size
解释
2.1.2.3 surface remesher边界(boundary)设定
curvature refinement, gap closure, proximity refinement
2.1.1.2 surface wrapper的全局(global)设定
使用surface wrapper时,有如下的全局 控制参数:
• base size; • gap closure size;
面网格 面网格工具: Surface remesher Surface wrapper Hole filler Edge zipper 特征线提取和编辑工具
体网格 3种体网格模型: tetrahedral polyhedral trimmed 边界层网格模型： prism layer 精细网格调节： Volume sources 全局或局部参数设置
2024版starccm基础培训教程pdf
应用案例
飞机机翼气动性能分析、汽车外流场与热管理仿真、风力发电机叶片优化设计、生物医学流体动力学模拟等。
2024/1/30
5
学习目标与课程安排
2024/1/30
• 学习目标：通过本课程的学习，学员应能够熟练掌 握Star-CCM+软件的基本操作、前处理技巧、求解 设置及后处理方法，具备独立进行流体动力学仿真 的能力。 6
05
结果后处理
对计算结果进行可视化处理， 提取关键信息，如温度分布云 图、热流量曲线等。
06
2024/1/30
27
案例三：结构力学分析
问题描述
对某一结构进行力学分析，包括应力、 应变、位移等。
建立几何模型
根据实际问题，建立结构的几何模型。
材料属性设置
为几何模型赋予相应的材料属性，如 弹性模量、泊松比等。
2024/1/30
流体-结构相互作用（FSI）
介绍FSI基本原理，演示如何在StarCCM+中设置FSI分析， 包括网格划分、边界条件设置、求解器参数设置等。
共轭传热分析（CHT）
阐述CHT基本概念，讲解如何在StarCCM+中进行共轭传热 分析，包括热边界条件设置、辐射模型选择、求解器参数 设置等。
2024/1/30
11
网格质量检查与优化
2024/1/30
网格质量检查
介绍Star-CCM+中的网格质量检查工具，包括网格正交性、扭 曲度、长宽比等指标，并提供相应的优化建议。
网格优化技术
针对网格质量不佳的情况，提供一些实用的网格优化技术，如光 顺处理、局部加密、重新划分等。
网格无关性验证
强调网格无关性验证的重要性，并提供相应的验证方法和步骤。
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分配New Region
右击Scenes，选择New Scene> Geometry
打开Regions > Fluid > Boundaries查看所有边界
生成Mesh
右击Continua，选择New > Mesh Continuum.
右击Mesh 1 > Models，选择Select Meshing Models...
右击Geometry Scene 1，选择Apply Representation >Volume Mesh
生成Mesh
点击 (Turn mesh on or off)，选择Mesh On 也可在Geometry Scene1>Properties中，勾选mesh
设置 Case
选择物理模型： 打开simulation，右击the Continua > Physics 1 > Models，选择Select models...
打开Parts>Fluid>Surfaces，可以看到先前指定的 inlet和outlet作为分离的surfaces存在
分配New Region
右击Parts > Fluid，选择Set Region > New...
分配New Region
在New Region from Parts Options对话框中将 Boundary Mode设置为One boundary per part surface，点击OK
创建构造线
右击构造线，选择Set As Construction。
创建构造线
完成上述操作后，构造线将由实线变成虚线，当退出草 绘模式后，构造线将变成不可见。 将构造线与旋风分离器的中心线之间添加相合约束。
旋转轮廓
重命名草图轮廓为Sketch Profile。 右击Features > Sketch Profile，选择Create Revolve 。
生成Mesh
点击 (Generate Volume Mesh)生成体网格 点击scene/，右击Displayers > Geometry 1 > Parts，选择Edit... 打开Edit框中的Regions > Fluid，勾选Default, Inlet 和Outlet
生成Mesh
STAR-CCM+ 3D-CAD培训
本教程中将介绍以3D-CAD的几个基本概念，如下： 创建新的3D-CAD模型 创建草图并施加约束和尺寸 旋转和拉伸草图 指定面 在解析中使用3D-CAD模型 修改几何模型并重新运算
目录
创建几何模型 创建Geometry parts 分配新Region 生成网格 设置模型 生成Scalar scene 运行计算 后处理—生成流线Streamlines scene 修改几何模型、重新运行计算 总结
在Dimension对话框中点选Expose parameter以激活 Name框。
设置设计参数
在Name框中输入PipeDepth，点击OK。
设置设计参数
为了确保以上改变只会影响到第一条垂直线的长度，而 不影响其余尺寸，需将垂直方向的总长度以及顶部的某 个点的位置进行固定。
设置设计参数
创建直线
将鼠标移动到（0.0,0.3），单击鼠标左键，生成第一个 点。
创建直线
近似地创建第一条直线，然后利用尺寸和约束得到精确 结果。 按<Esc> 键退出草绘工具。 先按<Esc> 退出，然后选择新的草绘实体工具。
创建直线
创建完第一个点后，将鼠标水平移动到第一点的左边， 选择一个点，创建一条水平线。
STAR-CCM+ 3D-CAD培训
CDAJ-China 技术部
STAR-CCM+ 3D-CAD培训
目标：
利用STAR-CCM+中的实体建模器3D-CAD创建几 何模型； 运行计算； 利用参数化设计功能修改几何模型并重新运行计算
STAR-CCM+ 3D-CAD培训
利用3D-CAD创建一个简化的旋风分离器几 何模型，目的在于分析旋风分离器容腔中不同 出口高度对于流场的影响。
旋转轮廓
Direction 旋转方向 Body Interaction 相交操作 Axis 旋转轴 Angle 旋转角度
旋转轮廓
完成上述操作后，视图如下图所示。
旋转轮廓
完成上述操作后，特征树中将出现Body 1和Revolve 1 ，将Body 1改为Fluid。
创建出口管
利用鼠标操作，将视图旋转到合适的角度，右击模型顶 部的下沉面，选择Create Sketch。
设置 Case
依次选择 Steady Gas Segregated Flow Constant Density Turbulent K-Omega Turbulence Turbulence Suppression
完成上述选择后，视图如 右图，最后，点击Close
设置 Case
指定Boundary Conditions 选择Regions > Fluid > Boundaries > Inlet，在 Properties中将类型设置为Velocity Inlet
鼠标操作
调整草绘平面的位置、方向、缩放 左击+拖动：旋转视图 Ctrl+左击+拖动：绕单轴转动 右击+拖动：移动视图 中击+拖动 或者 单独滚动滚轮：放大/缩小
鼠标操作
利用上述操作将网格拖往屏幕下方，将网格上方的空白 显示出来，如图
创建直线
点击 ，在网格上移动鼠标，鼠标末端有一个蓝色的 小方框，表示网格点的位置。这个点的坐标值显示在 Creat sketch entities面板中的Line properties框中， 坐标值会随着鼠标的移动而发生变化。 Snap to Grid默认被选，鼠标点会自动跳到最近的网格 线交叉点。
生成Mesh
在Meshing Model Selection对话框中，选择Surface Mes框中的Surface Remesher以及Volume Mesh框中 的Polyhedral Mesher，最后点击Close
生成Mesh
选择Mesh 1 > Reference Values > Base Size，将 Value 设定为0.012 m
创建出口管
此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平 行于屏幕。 点击 ，视图变为透明。 在Create sketch entities面板中点击 ，选择坐标原 点作为圆心点，点击第二点以确定圆的半径，此处，近 似地定为0.06m，然后通过Circle properties框将圆的 半径精确地改为0.07m。
草绘旋风分离器轮廓
模型的第一个特征是一个草图，它可以定义出分离器的 容腔轮廓，然后通过旋转生成一个实体。 选择YZ平面作为草绘平面 右击Featrue-YZ，选择Create Sketch
草绘旋风分离器轮廓
单击
，将草绘平面调整成与屏幕平行。
草绘旋风分离器轮廓
指定草绘平面上的网格间距，使其适合于几何模型的尺 寸。 单击 ，出现grid spacing对话框，将grid spacing改为0.025mm，单击OK。
完成上述操作后，视图如下图所示。
创建入口导管
右击Features > YZ，选择Create Sketch
创建入口导管
此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平 行于屏幕。 点击 ，视图变为透明。 利用鼠标操作，将视图调整为下图所示。
创建入口导管
点击 点。
(创建长方形)， 单击分离器的左上角作为第一
创建直线
创建连续线时，软件把上一条直线的结束点默认为下一 条线上起始点。重复以上操作，按如下几图，创建连续 线。
添加约束和尺寸
在第一条水平线上右击，选择Apply Horizontal Constraint，完成后将在第一条水平线上出现 示此条线已经添加了水平约束。
，表
添加约束和尺寸
选择第一条水平线，然后按住Ctrl键，选择第二条水平 线，右击，选择Apply Parallel Constraint，完成后，同 样会出现 ，表示第一条水平线和第二条水平线之间 添加了平行约束。
选择顶部的点，按住Ctrl，选择右下角的点，右击点， 选择Apply Vertical Distance
设置设计参数
在Dimension对话框中，将value设为0.9 m，点击OK 。完成上述操作后，草图如下图所示。
设置设计参数
点击OK退出。设计参数将显示在Design Parameters 管理器中，选择PipeDepth，在Properties中即可看到 这个值，可以通过编辑这个值来修改模型。
创建入口导管
完成上述操作后，视图如下图所示。
设置设计参数
为了后述能够方便地修改出口管的位置，需设置一个设 计参数，本例中将基于轮廓草图中一条直线的长度来进 行设置。 右击Sketch Profile，选择Edit
设置设计参数
右击第一条垂直线的标注，选择Edit Dimension
设置设计参数
指定入口和出口面
在Rename对话框的name栏里输入inlet，点击OK。