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发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书资料大小：10.61M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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START UP START UP STARSTAR--CCM+ CCM+ Next Generation CFD Next Generation CFD CDAJCDAJ--ChinaChina ver.3.02.006 ver.3.02.006

开始 l 此教程适用于STAR-CCM+的初学者，读者可以参照实际的例题一边操作 STAR-CCM+一边学习，以掌握STAR-CCM+的基本使用方法。 l 此教程使用3个例题较全面地介绍了STAR-CCM+的功能和使用方法。 l 此教程的目的在于帮助读者理解STAR-CCM+的网格生成、模拟条件设定、后处理等一系列计算流体力学的要素。

0．CFD是什么？ l 在进入正文之前，被称为CFD的是什么？在进行CFD时需要注意什么？本章先作一些简单介绍。 l 0-1．用计算机来解决流动问题？ l 0-2．解析网格与差分方法 l 0-3．Navier-Stokes方程和CFD的局限 l 0-4．紊流模型 Chapter0 Chapter0

0-1．用计算机来解决流动问题？ l CFD = Computational Fluid Dynamics = 计算流体动力学。所谓CFD，是以计算机为工具的流体力学，用计算机来解决『流动』的问题。下面考虑一个简单的例子。图1 图2 前方来流条件左图(图1)的例子，汽车周围到天空中的空气是连续存在的，把全部的空气做为计算对象是不现实的。通常的分析中，我们选出适当的区域，在计算机内设定这个区域，在区域边界处给予某种条件。(图2) 考虑汽车行进中周围的空气阻力无摩擦车体表面需要对计算对象区域的边界给予某种条件(边界条件) 为了用计算机计算，在所选出的区域内对连续的空气空间进行分割。(图3) 行进速度大气压更细的空间分割程度，能提高计算的分辨率。因为是流体的流动计算，计算对象是除去汽车车体之外的空气区域图3 图4 由于计算对象的空间被分割为网格，所以在1个网格内可作为同样的状态（物理量）进行计算 Chapter0 Chapter0 从边界条件和内部形状等得到计算结果，每个网格有速度矢量、压力、质量等结果信息

0-2．解析网格与差分方法 l 将求解对象的领域分割为解析网格，使用网格上的值来计算，称为离散化。每一个解析网格即一个控制体。解析网格网格（控制体） l 计算中，从边界条件处获得物理量的值，在相邻网格之间有着质量、动量和能量的传递。计算推进到相邻网格，得到网格上的值，包括流速，压力和密度等物理量。边界条件网格流速，压力等边界条件网格网格网格 l 从网格到网格之间，网格的值的构成方法称为差分格式。使用不同的差分格式，分析的精度、计算的稳定性都有变化。从上风获得网格的值上风差分(UD)格式=Upwind Differencing 一阶精度二阶精度 MARS格式=Monotone Advection And Reconstruction Scheme Chapter0 Chapter0

0-3．Navier-Stokes方程和CFD的局限 l Navier-Stokes方程式完整描述了流体的运动。欧拉（1707～1783）瑞士数学、物理学、天文学家纳维尔（1785～1836）法国数学、物理学家斯托克斯(1819～1903) 爱尔兰数学、物理学家欧拉方程描述无粘性流体的运动考虑粘性 Navier-Stokes方程完整描述流体的运动 ( ρ t ¶+ ) x j ( ρ u j ) D x j x j = S 非定常项对流项扩散项源项 l Navier-Stokes方程离散化的过程留有某些问题，那就是比网格的分辩率还小的小旋涡(混乱)引起的问题。将包含这些小旋涡的流动称为紊流。紊流从大的旋涡慢慢向小的旋涡扩散。如果使用能充分分析这些小旋涡的网格来计算，计算规模将非常大，现代的计算机处理能力远远达不到工程实用阶段。所以在这里有必要使用紊流模型。 Chapter0 Chapter0 ł Ł F ¶ ¶ ¶ ¶ - F ¶ F ¶ ¶

0-4．紊流模型 l 为了表现比网格分辩率还小的小旋涡对流动的影响，采用被称为紊流模型的物理模型是必不可少的。层流紊流？？？？？？？？？？？？不能捕捉细小的混乱一般的，求解时间平均化了的N-S方程 (RANS方程式=Reynolds Averaged Navier- Stokes)，可作为Raynalds应力的体现。在Raynalds应力非线性很强的情况下，问题会变得非常困难。这时，采用能近似描述Raynalds应力的紊流模型则很有必要，如何近似描述 Raynalds应力代表着紊流模型的性能。 l 紊流模型有各种各样的种类。一般的，根据旋涡粘性(紊流粘性)的概念模型化 Raynalds应力的紊流模型构成了很大一类。紊流模型时间平均模型紊流粘性模型等方紊流模型线性紊流粘性 RANS 应力模型 RSM (Reynolds Stress models) 非线性紊流粘性层流计算 Chapter0 Chapter0 空间平均模型 LES (Large-eddy simulation)

Chapter0 Chapter0

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