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starccm 中文教程.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：39.27M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    STARSTAR--CCM+ CCM+ Next Generation CFD Next Generation CFD CDAJ--ChinaChina CDAJ * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。 ver.3.044.00.0099 ver.3.0
    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。 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
    0．CFD是什么？ l 在进入正文之前，什么是CFD？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．网格与差分方法 l 0-3．Navier-Stokes方程 l 0-4．紊流模型 Chapter0 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter0 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
    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，用数值的方法来解决『流动』问题的流体力学。下面考虑一个简单的例 子。 图1 图2 前方来流 条件 　左图的例子，汽车周围到天空，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。 (图1) 　通常的分析中，我们选出有限大的区域，在计 算中设定这个区域，在区域边界处给予某种条件 即边界条件。(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) 为了以计算机，用数值的方法计算， 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 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter0 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。 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．网格与差分方法 l 将求解区域的空间分割为网格，以网格上的离散的值来近似空间上连续的值，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 计算时，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。随着计算的推进，得到全部网格上流速、压力和密度等物理量的值。 边界条件 流速，压力等 边界条件 网格 网格 网格 网格 l 以网格上离散的值构建差分方程的方法称为差分格式，离散网格上的差分方程是连 续空间上的微分方程的近似。使用不同的差分格式，计算的精度、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 MARS格式=Monotone Advection And Reconstruction Scheme 二阶精度 Chapter0 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter0 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
    0-3．Navier-Stokes方程 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 ) +F ¶ ¶ t ¶ ¶ x j ( ρ u j ) -F ¶ ¶ x j 非定常项 对流项 ¶ ¶ x D æ ç ç è 扩散项 ö ÷ =÷ ø F j S 源项 l Navier-Stokes方程离散化的过程还留有某些问题，那就是比网格的分辩率还小的小 旋涡(混乱)引起的问题。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。如果使用比这些小旋涡还小的网格来计算，计算规模将非常大，现 代的计算机处理能力远远达不到实用阶段，所以有必要使用紊流模型来近似。 Chapter0 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter0 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
    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。 0-4．紊流模型 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，由 此发展出一系列紊流模型。 但是，在非线性很强的情况下问题会变 得很困难。 　 l 紊流模型有很多种类。根据旋涡粘性(紊流粘性)的概念近似Raynalds应力，效果较 好，应用方便，构成了紊流模型中很大一类。 紊流模型 时间平均模型 紊流粘性模型 RANS 线性紊流粘性 非线性紊流粘性 层流计算 空间平均模型 LES (Large-eddy simulation) 应力模型 RSM (Reynolds Stress models) Chapter0 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter0 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
    Chapter1　STAR-CCM+概述 Chapter1 * CDAJ培训资料版权所有。仅限CDAJ-China网站会员免费下载学习交流使用。 CDAJ有权追究公司以外一切非法转售或利用此文档破 Chapter1 坏公司或客户利益的行为。 如有转载需求，请联系cdaj.marketing@cdaj-china.com。
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