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Star ccm+ 算例演示_第1张图片

▶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Star ccm+ 算例演示_第2张图片

▶参数设置完成,生成体网格

生成的体网格
Star ccm+ 算例演示_第3张图片
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

Star ccm+ 算例演示_第4张图片
❉ 定义初始条件
▶设置物理模型初始条件设置
• Air & Carbon Steel: Star ccm+ 算例演示_第5张图片

▶确认区域的连续体模型,气体域为Air,固体域为Carbon Steel
Star ccm+ 算例演示_第6张图片
▶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
Star ccm+ 算例演示_第7张图片Star ccm+ 算例演示_第8张图片

❉ 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

Star ccm+ 算例演示_第9张图片

▶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

Star ccm+ 算例演示_第10张图片
❉ 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

Star ccm+ 算例演示_第11张图片

  • 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:
    Star ccm+ 算例演示_第12张图片

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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