热流体仿真训练报告要求.docx
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热流体仿真训练报告要求.docx
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热流体仿真训练报告要求
实训报告
实训内容:
热流体仿真训练
学生姓名:
学号:
专业班级:
指导教师:
时间:
2018.9.3-2018.9.7
2018年9月8日
STAR-CCM+简介
STAR-CCM+(ComputationalContinuumMechanics)是CD-adapco集团推出的新一代CFD软件。
采用最先进的连续介质力学数值技术(computationalcontinuummechanicsalgorithms),并和卓越的现代软件工程技术结合在一起,拥有出色的性能和高可靠性,是热流体分析工程师强有力的工具。
STAR-CCM+界面非常友好,对表面准备,如包面(surfacewrapper)、表面重构(surfacere-mesh)及体网格生成(多面体-polyhedral、四面体-tetrahedral、六面体核心网格-trim)等功能进行了拓展;且在并行计算(HPC)上取得巨大改进,不仅求解器可以并行计算,对前后处理也能通过并行来实现,大大提供了分析效率。
在计算过程中可以实时监控分析结果(如矢量、标量和结果统计图表等),同时实现了工程问题后处理数据方面的高度实用性、流体分析的高性能化、分析对象的复杂化、用户水平范围的扩大化。
由于采用了连续介质力学数值技术,STAR-CCM+不仅可进行流体分析,还可进行结构等其它物理场的分析。
目前STAR-CCM+正在应用于多达2亿网格的超大型计算问题上,如方程式赛车外流场空气动力分析等项目。
STAR-CCM+着眼于未来20年内工程领域的挑战。
STAR-CCM+的显著特点:
一.友好的用户界面
1.面向对象的图形用户界面;2.数据管理系统,数据的保存、恢复;快速的、按需进行的数据读取;二进制,操作平台的无依赖性;并行计算的无依赖性;3.用户子程序,Java语言描述,用户自定义边界条件、源项和后处理函数;4.运行环境;5.丰富的图片系统;6.文档,在线帮助系统:
浏览与查找功能;F1热键:
上下文相关信息
二.几何的自动和手动修复功能
1.对输入的几何进行自动或者手动的修复,基于点、线、面的修补功能,强大且灵活2.便捷的选择工具和显示工具
三、包面功能(wrapper)
1.表面处理常常是CFD应用中的一个障碍,对一个复杂形体的表面处理往往耗费大量的时间,对一个非常复杂的结构,往往表面处理的过程需要数周甚至几个月时间,同时也需要大量的人工干涉过程。
2.包面的目的:
针对一个复杂的形体,在给出任意CAD格式的文件后,不需任何人工干涉,自动形成可生成体网格的完全封闭的、无任何泄漏的面。
四、STAR-CCM+多面体网格(polyhedral)
STAR-CCM+“蜂窝猜想”的数学问题一直到1999年6月才得到完全证明:
六边形拓补网格可以利用最少的周长划分相同面积。
四面体是一种比较简便的自动划分方式。
每个四面体有四个相邻单元,对于单元中心的数值是采用线性的近似。
但是,当相邻节点的空间位置接近于一个平面时,垂直于这个面的梯度就难以计算准确;当一个单元的面位于边界上时,它的相邻三个单元计算可能出现计算不准,在计算区域的边和角的位置,四面体的问题更突出。
多面体网格克服了传统网格的缺点:
1.有更多的相邻单元,梯度的计算和当地的流动状况预测更准确。
2.多面体对几何的变形没有四面体敏感。
智能的网格工具使得单元可以自动融合、分裂,或者增加新的点、线、面。
3.对于回流的流动,例如顶盖驱动的空穴流,多面体的计算精度甚至超出Hexa网格。
STAR-CCM+可以接受目前流行网格生成软件的网格(Hexa、Tetra等),也可以解算多面体网格(Poly)。
多面体网格和相同数量的四面体网格(Tetra)相比,不但计算结果更精确,而且解算速度快3~5倍。
STAR-CCM+具有功能强大的网格生成器,可自动划分多面体网格、四面体网格、Trimmed网格。
五、大规模并行计算能力:
1.STAR-CCM+使用client-server架构,仿真文件在server上创建并求解,在client上操作工作界面2.基于C++的服务器,基于Java的小型化客户端。
3.STAR-CCM+能实现10亿左右网格的大规模并行计算。
除了在解算器方面,在前后处理方面也实现了多CPU并行能力
4.易用性。
用户只需在界面上指定机器名和CPU数,就可以全面实现并行处理。
软件操作
1.安装好软件之后,点击图标打开软件,左键打开“文件”,点击“新建”,在弹出的窗口中,点击“确定”,等待软件反应。
2.点击“几何”节点,右键单击“3D-CAD模型”,左键点击“新建”,等待软件反应。
3.右键单击“YZ”节点,然后左键单击“创建草图”,点击
可显示网格并摆正网格,再点击
可设置网格尺寸,点击窗口下方“确定”。
4.根据题目要求,开始绘制草图,在左边编辑栏下,可以设置半径,根据学号,大圆半径30mm,进行拉伸。
5.旋转3D-CAD视图1场景内的模型,单击(查看草图平面法向)。
6.在Vis工具栏内,单击(使场景透明)。
7.在创建草图实体框中,单击(创建圆),小圆半径7.5mm,草图绘制完毕,可进行拉伸,大圆拉伸60mm,小圆拉伸32mm。
拉伸成功再“创建圆角”,圆角半径1mm,将两个圆柱“合并”。
8.右键单击大圆重命名“in”,小圆“out”,以指定出入口,关闭3D-CAD,并保存。
9.右键单击3D-CAD节点,点击“新建几何零部件”,在弹出窗口中接受默认设置。
10.要定义计算域,应将气旋隔膜几何零部件分配给区域。
11.右键单击几何>零部件>流体节点,并选择将零部件分配至区域。
12.在将零部件分配至区域对话框中,选择:
a.为每个零部件创建一个区域
b.为每个零部件表面创建边界
单击应用,然后单击关闭。
13.利用定义入口、出口和主流体体积的边界创建新区域。
14.检查并确保正确定义了区域和边界;
15.创建几何场景。
16.展开区域>流体>边界节点,并选择每个边界节点,以确保正确指定这些节点
17.创建物理连续体,选择物理连续体-物理1节点,右键单击模型,选择以下模型
关闭窗口后,保存模拟。
18.在区域节点中,编辑边界节点,设置以下属性
19.右键单击几何>操作节点,然后选择新建>网格>自动网格,选择如下。
20.在自动网格-默认控制-基础尺寸中,根据模型设置尺寸,使网格尽量均匀。
21.单击
(生成体网格)。
22.生成体网格后,输出窗口中显示消息体网格生成流程完成。
同时报告网格单元、面和节点的数量。
创建网格场景,体网格如下图
23.创建标量场景,在场景-标量场景1-显示器中,标量1-轮廓样式-平滑融合,零部件-平面截面,标量场设置如下
最后在轮廓1-零部件中选择对象,关闭后保存。
24.点击求解工具栏
按钮,运行模拟。
模拟成功后,保存模拟。
25.点击报告-新报告-压降/质量流量(1/2),点击求解工具栏,擦除并重新运行。
在右下角窗口中可查看相应报告结果,根据结果可求解相应物理量。
实训体会
经过五天的学习和模拟训练,我接触到了热流体仿真软件,对其也有了基本的认识,能够进行基本而简单的仿真操作,然而五天太短,刚接触这款热流体仿真软件,是不能够熟练掌握应用的,这款软件将伴随我今后的学习。
本次学习也涉及到了流体力学和工程热力学等专业基础学科的一些基本知识,在训练过程中没能够熟练的应用和领悟,是不应该的,实践出真知,知识必须不断地复习,才能做到温故而知新。
对于电脑的一些基本知识和操作也必须要能够掌握的,如今不同的专业之间都是相辅相成的,计算机已经成为学习必不可少的工具,了解相关操作能极大地促进学习,比如对软件的安装就能够更加的得心应手。
另外,在软件的操作和学习过程中,对于一些操作复杂的步骤,需要特别的注意,有些步骤不能按部就搬,要进行触类旁通,操作步骤也是非常重要的。
在今后的学习和工作中,这款软件将会不断应用到。
最后,我要感谢老师和同学,五天的时间里给了我巨大的帮助,感谢老师的悉心教导,今后我一定再接再厉!
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