Star ccm+ 算例演示

EasyCAE蓝威技术

 

大家好，今天为大家带来Star ccm+的一个简单的汽车排气歧管流固耦合教程案例，条件为可压缩流，并设置传热分析，通过这个案例来大致了解Star ccm+的整个仿真计算流程，对Star ccm+做一个初步的认识。

 

一、进行体网格生成

❉ 表面处理

 ▶分离接触面，填充漏洞

• 导入面网格模型，进入表面修复模块，抽取内部流体域体积

• 新建接触面interface，将出口填补，并创建面outlet，填补4个进口，创建      面runner

• 处理特征线，消除不需要的特征线，改善网格质量

 

▶ 分离零部件

 

操作完成，退出表面修复，可以在Parts里看到新生成的表面

 

• 将runner按不连续体进行分割-Split Non-Contiguous，生成4个单独的出口面

 

• 将exhaust部件按照拓扑结构分割-Split by Surface Topology，并将新生成2个零  件重命名为solid，gas

 

• 可以查看生成的固体域、气体域、接触面

 

❉ 生成网格

 

 ▶分配区域

 

   • 将零件分配至区域，选择流体和固体，为每个零件生成区域，为每个边界生成面，   添加后，打开区域边界，可以看到固体和气体里都有接触面interface的存在

 

 • 将固体的Fluid Region属性改为Solid Region

 

  气体域边界的4个进口设置为质量流量进口

 

  气体域出口设置为压力出口

 

 

 

 ▶选择网格类型，设置参数

 

    根据条件，对网格模型的数值进行合适更改，控制网格生成

 

• 新建网格类型，选择网格类型，更改网格模型部分选项及整体参考值

 

 

选择网格类型	更改模型部分设置	修改参考项	修改值
Surface Remesher	›取消Enable automatic surface repair › 取消Do proximity refinement	Base Size > Valve:	5 mm
Polyhedral Mesher		Prism Layer Thickness	Absolute Size：1 mm
Prims Layer Mesher		Surface Size	> Min: 50% of base > Max: 100% of base
Embedded Thin Mesher	勾选Custom thickness threshold	Thin Solid Thickness	100% of base

 

 

 

• 固体域无需边界层优化，故取消其边界网格定义，选择在交界面执行边界层网格

▶参数设置完成，生成体网格

 

一、设置求解条件，运行求解

❉ 选择物理模型

网格生成完毕后，根据计算情况，针对固体域和气体域，选择合适的物理模型。系统默认勾选自动选择，勾选部分模型会自动选择相应模型。

气体域物理模型	固体域物理模型
Three Dimensional	Three Dimensional
Steady	Steady
Gas	Solid
Segregated Flow	Segregated Solid Energy
Ideal Gas	Constant Density
Segregated Fluid Temperature	Cell Quality Remediation
Turbulent
K-Epsilon Turbulence

• 固体域默认材料为铝，将其修改为碳钢

❉ 定义初始条件

 ▶设置物理模型初始条件设置

• Air & Carbon Steel:  

 ▶确认区域的连续体模型，气体域为Air，固体域为Carbon Steel

▶修改边界条件

 • 修改气体域和固体域的边界属性和物理值

 

气体域	Boundaries	Mass Flow Rate	Total Temperature	Turbulence Intensity	Turbulent Viscosity Ratio
	Runner4	0.05 kg/s	514.5 C	0.1	10.0
	Runner —Runner 3	0.001 kg/s	500 C	0.1	10.0
固体域	Manifold	The Thermal Specification	Ambient Temperature	Heat Transfer Coefficient
		Convection	75 C	50W/(m²K)

 

  • 控制能量亚松弛因子和设置最大迭代步数

 

❉ 创建监视报告和场景

 ▶气体/固体质量平均温度:Averaged Gas/Solid Temperature

   • 相同方法创建，区分显示的区域

 

 ▶标量显示场景

   - 根据边界Manifold、Interface[Gas/Solid]，建立温度函数标量场景

   - 根据边界Manifold，选择函数Wall Y+，建立场景

❉ 运行求解

 ▶求解过程中可以查看迭代曲线的收敛状况，也可以查看上述创建的监视场景

 

二、后处理查看

 ▶创建一个空的场景Empty scene

- 将两个生成的Scene Image拖放到新的场景中布置一下

 - 修改原场景中的视图，Scene Image内视图也会随之更改

 新生成的对比场景如下所示：

 

以上介绍了Star ccm+从前处理到后处理的大致过程，实际工程应用前处理的工作量也不小，网格的处理，模型的选择设置，也需要不断积经验累，良好的前处理，合适的求解模块，能得到更加精确的结果。

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