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starcd入门基础

归档日期:04-13       文本归类:多面体裁剪      文章编辑:爱尚语录

  通用流体分析软件包日本西迪阿特有限公司 CD-adapco公司 CD-adapco 集团公司 CD-adapco 集团公司是世界领先的综合性CAE 软件和服务提供商,致力于开发以著名 的流体分析软件STAR-CD为核心的流体分析工具,并提供相关的技术支持和工程咨询服务。 CD-adapco 集团公司于1987 年在英国伦敦成立。CD-adapco 公司拥有遍布全球的分支机构、 代理商以及合作伙伴,主要分支包括亚太地区的CD-adapco Japan 公司和美国的adapco 公司。 CD-adapco 公司在CFD 软件行业率先获得ISO 9001 认证。 STAR-CD 采用基于完全非结构化网格和有限体积方法的核心解算器,具有丰富的物理 模型、最少的内存占用、良好的稳定性、易用性、收敛性和众多的二次开发接口。CD-adapco 集团公司与全球许多著名的高等院校、科研机构、大型跨国公司合作,不断丰富和完善 STAR-CD 的各种功能,例如先进的燃烧模型,湍流模型和气动声学等,其中自适应运动网 格,流体/固体相互作用,HCCI 燃烧模型已经出现在STAR-CD 的最新版本中,提供给广大 客户使用。 STAR-CD 独特的全自动六面体/四面体非结构化网格技术,满足了用户对复杂网格处理 的需求,因此它首先在汽车/内燃机领域获得了成功,并迅速扩展到航空、航天、核工程、 电力、电子、石油、化工、造船、家用电器、铁路、水利、建筑、环境等几乎所有重要的工 业和研究领域,在全世界拥有数千用户。 CD-adapco 公司共有超过350 人的工程师队伍开发、支持STAR-CD,其中多数人具有 博士学位。高水平的产品与服务质量是 CD-adapco 公司赖以生存的根本,也是我们一贯坚 持的对客户的承诺。 CD-adapco China CD-adapco Japan 是亚太地区最大的流体分析软件的销售和服务商。在中国地区,1997 年开始相继设立了北京办事处和上海办事处,拥有以多名海外归国留学人员为主的技术支持 和咨询服务力量,能够以国际水准为国内外客户提供包括流体分析、有限元碰撞分析、电磁 场分析、铸造分析、内燃机性能分析、多目标优化等全方位的包括软件销售、培训、咨询、 软件定制等综合性的CAE 服务。 几年来,CD-adapco 已经与国内的工业用户、教学与科研机构开展了广泛的合作,正式 用户已发展到了几十家,遍布航空、航天、汽车、家电、铁路、电力、船舶等行业以及知名 高校和科研院所。 STAR-CD 作为重要工具还参与了国家的重大工程项目,例如:高速铁路,汽车设计, 低排放内燃机,大型输变电工程,大功率发电机组,空间技术项目,飞行器设计等,并为客 户取得了良好的效益。 随着市场的进一步发展,CD-adapco China 将更加致力于扩大与国内客户的合作范围, 并始终把向用户提供最好的产品和最完善的服务作为自己的理念。 STAR-CD功能介绍 用户界面及前后处理 STAR-CD 使用的前后处理软件包称为PROSTAR,核心解算器称为STAR。 PROSTAR 集成了建模、求解与后处理所必需的各种工具。其面向过程的、 易用的GUI 和计算导航器 NAVCenter 对各种流动都是强大而又方便的工具。它让即使是新用户也能够很容易的解算复 杂问题。 PROSTAR 主要完成以下功能: 计算结果后处理。PROSTAR 具有如下特点: 可以选择新手或专家模式,同时有在线错误跟踪、警告及帮助功能。 用户自定义面板能使用户优化后处理及定制自己喜欢的PROSTAR 的外观 适应性很宽的网格生成工具,包括嵌入式加密和随问题复杂性不同的自动化生成技术。 提供工业标准STL、IGES与VDA 格式的表面数据输入接 口,可以读入CATIA,UG,PRO/E,SOLIDWORKS 提供对如下专用CAE 软件的接:ICEM CFD、GRID3D、 MSC/NASTRAN、ANSYS、I-DEAS。 提供与其他一些后处理系统ICEMVISUAL 3、ENSIGHT、 FIELDVIEW接口。 适于CFD需要的快速有效的网格与结果的显示技术,硬件相关的三维图形相容加速性。 形、静动态粒子轨迹、外部计算结果数据导入导出及表面渲染等。 增强的表输入功能,清晰明了的文件系统。几何模型 STAR-CD 可以生成和使用任意可以想象形状的贴体网格,如六面体、四面体、棱柱体、 金字塔形甚至多面体网格。网格单元与任意的交界面技术和局部加密技术相结合可以产生非 连续的、完全非结构化网格。利用自动网格生成器例如:PRO-AM,即 可快速生成完全非结构化网格。这意味着使用 STAR-CD 没有任何几何 限制。无论多么复杂的几何形状,用户都可以在最短的时间内灵活生成 最佳的网格,并用它获得可靠而又精确的结果。 STAR-CD 不仅具有GUI 的、面向多块 网格的生成工具与强大的非结构化六面体网格 生成能力,也可以直接从CAD软件(IGES、 VDA 与STL)中转换数据,从而完全免除 了设计人员建立CFD 计算模型的辛劳。 STAR-CD 的全方位的几何处理能力包括: 由六面体、四面体、多棱柱、多面体及其任意组合构成的适用于任意几何 的、高度灵活的非结构化网格技术。 嵌入式网格加密用来增强局部的网格分辨力和适应性误差控制;适应性加密使得用户对于任何网格拓扑进行基于物理参数的适 应性局部加密。 运动网格技术(包括网格的动态分离与/连接,增加/删除,平移/旋转,拉伸/压缩)解决内燃机活塞/气门运动,旋转机械,变容积计算,车辆交汇等动边界问题。对于复杂 非预设的网格运动,STAR-CD 也具有强大的处理能力,可以用来求解武器发射,物体 分离等物理问题。 边界条件 STAR-CD 提供多种计算边界条件: 自由流无反射条件FREE-STREAMTRANSMISSIVE BOUNDARY 动态波动无反射条件TRANSIENT-WAVETRANSMISSIVE BOUNDARY 平板边界条件BAFFLE物理模型 与许多其他CFD 软件不同,STAR-CD 是一个单一的高度集成化的软件包。它将在各种 网格类型(六面体、四面体与混合体)上解算的各种物理模型融于一体。同时它对不同类型的 应用提供经过裁剪的解算过程 STAR-CD包含了不断更新与扩展的各种最新物理模型,非凡的灵活性及众多的用户程 序接口。它的流动模化能力如下: 不可压流与可压缩流(包括跨音与超音) 对流、传导与辐射传热(包括固体内导热、太阳辐射、透明固体辐射及可穿透介质中辐射的传播) 化学反应(包括气体、液体与固体燃料燃烧) 分布式阻力(多孔介质与热交换器) 自由表面流动物理模型的特点 MRRF(多重旋转参照体系) STAR-CD MRRF技术能快速求解定常状态的旋转机械问题。例如:风扇、泵与多级 轴流式压气机。无论静叶与动叶的数目是否相同,都可以通过使用周期性流动边界条件把模 型简化成单个动静叶通道,从而大大缩短计算时间。 自由表面流动(Free Surface) STAR-CD 先进的自由表面流动解算器和表面张力模型能够求解结构化与非结构化网格 的自由表面问题。采用有效的子迭代时间步格式,可以快速进行复杂的全三维应用项目的求 相间界面的拓扑结构可以是未知的。例如船舶设计中波与船身的相互作用,气液交界面的形状可以作为解的一部分求解出来。此外,提供了两种空化模型用来求解流动的空化现象。 同时采用了高阶的差分格式,提高空化中气液两相界面的分辨率。 可压缩流 (Compressible Flow) 由于采用高分辨率 的TVD 类型的差分格式(MARS),STAR-CD 比传统的高阶离 散格式的计算精度和稳定性有了很大提高。计算表明 MARS 捕获尖锐突跃的同时只有很少 的耗散误差。 湍流模型(Turbulence Models) STAR-CD 提供一方程模型、标准K-E 模型、RNG 模型、高阶非线性及Chen 氏系列k -ε模型、k-l、LES 大涡模型等湍流模式,同时提供了用于解算高精度流动的 模型和微分雷诺应力模型。用户可以进行二次开发。 传热 (Heat Transfer) STAR-CD 的特点在于能够同时求解多重固体材料的导热以及热辐射,甚至可以求解透 明固体的热辐射。任意交界面技术则被用来匹配流体与固体表面的接合,使用户能够很容易 地把流体与固体的网格结合起来。 多重流体流动 (Multiple Fluid Streams) STAR-CD 可以同时处理多种流体的流动。通常在换热器计算中就需要模化两种流 体的流动。 多孔介质 (Porous Media) STAR-CD 既能计算各向同性或异性的多孔介质。多孔介质的特性还可当地输入流场参 数的函数来输入。 多相流 (Multiphase Flow) 多相流是包含汽、液、固体混合物的高度复杂的过程。STAR-CD 提供了如下的 多相流解算能力: 不同的液滴畸变模型(拉伸、破裂、合并与壁面结合)化学反应与燃烧 STAR-CD 提供了如下的燃烧速率模型: 用Magnussen涡破裂模型考虑混合控制燃烧 PPDF模型与“即混即燃”平衡火焰、层流火焰选项 NOx预测 另外非标准化学反应速率表达式、点火预测与混合控制燃烧模型可以使用用户的子程序来进行。 STAR-CD 的核心解算器 STAR-CD 使用单一、高效、强壮(Robust)的解算器求解流动。这个通用解算器适用 于所有的流动情况与物理现象。解算器与最新的时间空间离散格式相结合,使STAR-CD 最复杂的CFD应用方面具有无可匹敌的能力。 内存效率 (Memory Efficiency) STAR-CD 对内存使用有极高的效率。因为它对平均每100,000 个计算元素只需要40M 内存。这使用户可以使用最少的计算资源来解算较大的模型,可以很容易地在1G 内存的单 处理器的机器上求解多达200 万个单元的复杂流动。 时间离散 (Temporal Discretization) STAR-CD 采用全隐式时间步方法,同时还提供二阶精度的时间离散格式来求解高 精度动态计算问题。 空间离散 (Spatial Discretization) STAR-CD 给用户提供了从高阶到混合离散格式的多种选择。最近在众多选择中 又加入了一种新的TVD 格式 (MARS)。MARS 不仅提高了剧烈梯度变化时的计算精度,还 减少了对网格的依赖性。 隐式代数多重网格解算器(AMG) 最新的针对非结构化网格的多重网格算法,比早期的解算器更快、更稳定。 强壮性 (Robustness) STAR-CD 的强壮性使其可以处理最复杂几何中的所包括的重要物理现象。它不仅 可以处理及其困难的大尺度几何模型,还可处理诸如辐射、多流体传热等复杂问题。这些问 题的成功求解最大限度地表现了STAR-CD 的强壮性。 STAR-CD的燃烧模型 概述 STAR-CD 提供了一整套分析燃烧相关问题的物理模型。为分析燃烧过程,它提供了一 系列化学反应处理方法。最基本的是使用阿氏反应速率方程(Arrhenius kinetics)的有限反应速 率(finite rate)模型。另外提供涡破裂(eddy breakup)混和控制(mixing control)模型,与两 种杂交方法:反应速率(kinetics)/涡破裂组合方法与组合时间尺度方法。同时STAR-CD 提供 基于即混即燃平衡火焰或层流火焰的PPDF 模型。对于更特殊的应用,提供了煤燃烧模型。 这些燃烧模型均有进行热NO 的后处理。喷雾燃烧处理采用与周围流体的质 量、动量、能量耦合的拉氏(lagrangian) 统计近似。同时提供处理液滴蒸发、破 裂、碰撞及湍流色散的子模型。STAR-CD 还能让用户自己添加所需的模型。 湍流模型可以采用标准 型、RNG模型或 Chen -ε模型、LES大涡模型、K/L 模型等。边界层内可以采用壁面函数或两层模型。 用户可以用自定义子程序修改甚至代替多数物理模型。例如:可以在STAR-CD 中使用 其子程序来模拟燃气轮机燃烧室中的先进的燃烧化学机制,进行NO 生成预测,取得良好效果。 燃烧计算的强大功能 STAR-CD 增加了许多新的燃烧与雾化模型,除了CD 司与帝国理工学院的最新研究成果外,还吸收了Wisconsin 大学发动机研究中心发展的KIVA 代码的优秀模型。 除了前述的燃烧物理模型以外,还包括如下重要模型: 高效喷嘴模型 该模型产生基于喷嘴几何参数的初始喷雾分布。它是基 于柴油机喷嘴的实验观察与经验分析,可以用到其他类型的 喷嘴中。当然用户可以根据喷嘴的几何尺寸和喷射速率建立描述液滴分布及其特征的模型。 ORourke 液滴碰撞模型 采用统计近似计算液滴间碰撞的影响。随当地 条件不同,碰撞可能导致融合也可能只是简单的动 量传递。 ORourke 的模型与 KIVA-II 中使用的一 Bai与Gosman 液滴壁面刺入模型 基于经验修正,Bai 与Gosman 提出了液滴与壁面发生相互作用的关系式。液滴无论是 粘附到固体表面或者飞溅、破裂、反射等,均依赖于当地条件进行计算,无须由用户预先定 义液滴与壁面的作用方式,使用户更加精确地模拟壁面的两相流流态。 液滴破裂模型 可以采用另外四种液滴破裂模型:Ni Diwa 模型与Hs 模型。每一种模型都大量采用经验数据表述不同流动情况的液滴破裂。 Patterson 液滴畸变与阻力模型 液滴周围的气动力导致液滴形状的畸变。当液滴 的形状影响其阻力特征时畸变可以改变其斜率。该 模型由 Wi AB)模型来分析畸变,并用结果修正阻力 计算。 液滴沸腾模型 液滴的沸腾过程可以从临界温度等参数的设定来描述。 模型ST AR- CD特别关注燃烧对环境排放的影响,扩展Z 模型的机理形成了该模型的基础。为决定Z 格式所需的辐射组分的浓度,假设N原子的浓度已达到正常状态,其中O,OH,O O假设为平衡,H为部分平衡。煤烟构成/氧化模型 Hi 煤烟模型是该部分描述的基础。该模型认为在煤烟形成与氧化过程相互作用之间,煤烟的净生成质量率是一个单步过程。在 Wi 大学的处理中氧化速率的阿氏表达式被替换为经验决定的速率模型,它是由Na 提出的。煤燃烧模型 此模型包含煤粉挥发,气相反应(包括再燃),和焦化过程的描述。 此外还包括L 提出的离散式辐射模型。烟灰、颗粒形成模型 此模型根据Ma 等提出的理论描述烟灰和颗粒的形成机制。壁面传热模型 导出了可压缩湍流的温度壁面函数。包括气体密度变化与湍流Pt 数在边界层内的增加。 10 片状平衡火焰PPDF 模型 对于湍流扩散燃烧,例如燃气透平和加热炉工况,目前ST AR- CD采用平衡计算模型,在 不久的进来,美国国家宇航局NASA Gl 实验室将提供非平衡燃烧模型,同时用户需要输入小火焰(f )的数据。平衡火焰PPDF 的模型的前后处理 NASA 中心的CEA热化学代码的修改版本,被用来构成平衡PPDF模型所需的组分浓 度多项式与初始燃油浓度多项式的关系。 CFM-INTFS 与Weller 火焰区域模型 该模型应用SI 发动机的均匀火焰的燃烧过程,其中火焰 被假设成为把反应物与生成物分开的无限薄的表面,而且外 界力例如湍流,可以扰动火焰传播的表面。燃烧过程变成了 求解输运方程在火焰表面的传播过程。 快速平衡解算器 在保持多重反应的精度的同时,减少燃烧计算负担的一种方法是 把快、慢反应分开,用有限运动速率求解慢速反应,快速反应则近似为 平衡化学反应。为满足这些要求ST AR- CD提供了固定的与O,H,OH,N, CO,O O与CO相关的6个化学反应。 多步化学动力学 ST AR- CD支持的有限速率或涡破裂化学反应的步数增加到N步。 STAR-CD 和Chemkin 耦合模块 目前,ST AR- CD与Ch 的接口正被开发,这样,STAR- CD可描述复杂的表面和体积化 学反应,而且可实现流体和化学反应的全耦合过程。此耦合模块对于旋流和塞流反应器,尤 其是三元催化设备的优化设计将起到关键的作用。 11 应用于内燃机的燃烧模型 内燃机中缸内的燃烧过程涉及到许多复杂的物理化学变化过程,是流体数值模拟最具 有挑战性的领域。STAR-CD 是该领域最成功、应用最广泛的分析工具,已经广泛应用于全 球几乎所有的大型汽车/内燃机企业中。通过数值模拟可以得到缸内的流动特性(包括燃油 雾化、破碎、蒸发、撞壁,传热过程),化学产物的浓度分布,压力场,温度场,放热率等 重要参数,这对于新一代低排放内燃机的研究(满足欧洲III 号,IV 号标准),新的供油系统 (共轨,泵喷嘴)分析,新的燃烧方式(HCCI)的探索,从而建立新的设计体系极为重要。 对于均质充气汽油机,采用的燃烧模型有涡破碎模型,皱褶火焰模型,拟序火焰模型。 对于分层进气汽油机,采用涡破碎模型。柴油机采用涡破碎模型和层流湍流时间尺度模型。 在汽油机和柴油机燃烧模拟所选用的涡破碎模型中,主要区别在于其经验系数不同。汽油机 的暴震模拟采用4 步shell 模型。 下面对以上燃烧模型做简要介绍。 1、涡破碎模型(Eddy break-up model) 在湍流燃烧时,燃料蒸气和氧气均以大小不等并做 随机运动的涡团形式存在,燃烧在这两类涡团的界面上 进行,因此反应速率取决于两类涡团破碎成Kolmogorov 尺度的速率。 2、皱褶火焰模型(Weller flame wrinking model) 认为燃烧是发生在皱褶火焰面上,燃烧是通过皱褶 火焰面积,层流火焰速度和已燃气体密度三者的乘积来 计算。 3、拟序火焰模型(Coherent flame model) 可以用拉格朗日方式在运动坐标系中考察拟序结 构从生到灭的全过程来计算燃油与氧气的混合速率。在 火焰面燃烧模型中,对每一计算单元可分成两部分,即 非预混合部分和预混合部分,预混部分包括预混燃料和 氧,非预混部分包括非预混燃料,其它的气相组分均匀 分布在整个单元中,对非预混火焰的反应速率由混合速 率决定。 4、层流湍流时间尺度模型(Laminar turbulentcharacteristic time scale model) 这一模型在汽油机和柴油机的燃烧模拟上都可以应用。组分m 的反应速率利用组分m 的质量分数与组分m的质量分数的局部瞬时的热力学平衡值的差值与特征时间之比来表示。 反应特征时间是考虑有限反应速率(实际情况)与无限反应速率(平衡状态)的偏离,由于 平衡状态的特征反应时间为零,因此可用特征反应时间来代表真实反应与理论反应的偏差程 度,也就是说特征时间是反应完成平衡所需的时间。为了精确计算平衡温度,一般取7 分,即燃料,O2,N2,CO2,CO,H2和H2O。 5、Shell 自燃模型 柯尔莫戈洛夫 12 Shell 模型是在退化分枝链锁反应机理基础 上提出的 步反应,通过链引发,链传播,线性链中断,二次链中断,退化支链过程来表述 自燃过程。当温度大于某一固定值如1100K 时自燃过程停止,燃烧开始。自燃模型可以模拟冷火焰的传 播,两级自燃。通过控制温度来控制从两级自 燃到一级自燃。 6、NOx 模型 包括 Thermal 模型,Prompt 模型和 Fuel Thermal模型中NOx 通过空气中的N2 和O2 在高温下反应生成。反应机理是扩展了的 Zeldovich 机理。 Prompt 模型中 NOx 是由于碳氢原子团和空 气中的氮反应生成。它受温度影响小,在通常情 况下,Prompt 生成的NOx 占总的NOx 比例很小,可以不考虑。它不受Zeldovich 机理控制, 而是通过碳氢原子团生成,在浓混合气火焰中,CH 原子团比较多,有利于它的生成。 Fuel 模型NOx 是由于燃料中的氮组分和氧反应所生成。对于煤和重油的燃烧,燃料中 的氮是NOx 排放的一个重要的组成部分。 在内燃机中只出现Thermal 模型和Prompt 模型。 7、Soot 模型 柴油机上 soot 生成速率是由生成速率和碳烟 氧化速率两部分所组成。 碳烟生成率采用 Khan-Hiroyasu-Belardini 公式计算,碳烟的氧化速 率采用Nagle-strickland-Constable 公式计算。 13 STAR-CD 系列软件介绍 运行平台 STAR-CD 的所有相关产品均可以在WINDOWS NT/2000/XP,LINUX,UNIX 上运行。 前后处理器 PRO-AM;通用四面体/多面体自动网格生成器。 PRO-SURF:几何修补工具。 PRO-FE:可以读入、显示ANSYS 软件的计算结果,进行流固耦合分析。 前端CAD PRO-MODELER: 内置简易几何造型工具。 STAR-DESIGN,COMET-DESIGN:全新内置全功能几何造型工具。 STAR-WORKS,PRO/E:集成SOLIDWORKS,PRO/E 的几何造型工具。 新型解算器和湍流模型 COMET,V2F 联合求解软件 GT-POWER,MIXPERT,FRONTIER,MPCCI STAR-CD 基本模块 前端CAD PRO- MODELER STAR- DESI GN COMET- DESI GN STAR- WORKS COMET V2F PRO-AM PRO- SURF 工具ES- AREO ES- FSI ES- CE连接其他软件 GT- POWER MI XPERT FRONTI ER 14 COMET (Continuum mechanics engineering tool) 连续力学工程工具 它是由德国汉堡的ICCM公司开发的软件,2001 年被CD-adapco 集团收购。它使用有 限体方法求解一系列包含流体和固体的连续力学问 题,具有如下特点: 基于误差估计的局部网格加密 预测任意多种互不相溶流体的自由表面问 其核心算法将很快溶入STAR-CD 基本模块。 V2F 湍流模型 它是由Stanford University 湍流研究中心开发出来的,在近壁湍流的求解精度上高 于线性k-epsilon 模型和RNG 模型。该模型基于雷诺应力模型和大涡模拟技术。 MP CCI 工具包 它与最新版本的STAR-CD 联合使用,为用户提供流固耦 合问题的解决方案。 MIXPERT 搅拌器分析软件。 FRONTIER 多目标、多变量、多约束优化分析工具。 STAR-LT 它内置了ICEM非结构化网格生成器的简易版,包含有STAR-CD完全版的大部分功能, 强化了易用性。 GT-SUITE 系列 该产品主要用于内燃机动、静态性能及噪声分,配气相位优化,冷却系统分析,供油 系统分析,曲轴震动分析,发动机/车辆一体化动力性、经济性分析等多种典型的内燃机特 性分析。可与 STAR-CD 进行耦合计算,也可与控制分析软件 Simulink 连接进行特性-控制 性分析。包括GT-POWER 、GT-VTRAIN、GT-COOL、GT-FUEL、GT-CRANK 以及GT-DRIVE 等模块。 15 PRO-AM 自动非结构化六面体/四面体/混合网格生成工具PRO-AM引入网格自动生成领域的一种新概念,可用于解决各种类型的复杂几何问题。 PRO-AM 不仅能快速生成高质量网格,而且它的下述特点,使它能提供给用户空前的网格 控制能力。 它的特点有: 强大的表面修补,重造工具六面体为主的网格功能 PRO-AM与STAR-CD 完全相容,并成为 STAR-CD 的前处理工具。它使用“单元修整 技术”生成高质量的六面体为主的网格,形成以内部六面体网格为主,其他类型的多面体为 辅,近壁采用分层结构的总体网格拓扑结构。这有助于准确使用通用高k-e 湍流模型的标准 壁面函数和需要精细边界网格的湍流两层模型。正 是因为高效的网格结构,PRO-AM生成的单元数目 接近于传统的完全六面体网格。这表明强大的自动 网格生成功能并没有以牺牲计算速度为代价。 三角网格和混合网格功能 PRO-AM提供全三角网格和混合网格的生成技 术。应用全三角网格生成工具,用户可根据需求选 择Delaunay 方法和前沿推进方法(Advancing Front) 产生高质量的网格,并且可产生包含内部挡流板 (baffle)的全域网格。应用混合网格生成工具,用 户可产生包括三角体,六面体,金字塔体,和三菱 体在内的全域网格。其基本思想是:内部采用六面体网格,外层采用三角网格,过渡区采用 金字塔体和三菱体网格。 16 自动局部加密和自动模板功能 PRO-AM可以根据几何细度要求对某些区域进行自动加密。此外,把PRO-AM的加密 特点与STAR-CD 任意交界面技术相结合,就可以对网格进行手工局部加密,而不用涉及其 他部分的网格。两者结合起来可形成强大的模板功能。依据特定模板,某一几何形体可进行 定制处理,由此可大大提高体积网格的生成效率。 网格表面处理与修复功能 PRO-AM 给用户提供了修改、封闭和优化表面的超强处理工具。PRO-AM 提供全套表 面基本工具例如:填洞,连接边沿,和单元手工修补工具。为加快表面封闭的速度,PRO-AM 提供表面封包工具(surface wrapper),可应用于大型复杂表面的封包。为提高表面的质量, PRO-AM提供了制作新表面的工具(new surface tool)和重造表面工具(resurface),尤其是 后者,可大大提高表面的质量和生成速度,并进一步提高六面体为主的网格生成质量。另外, 表面光滑处理和细化可自动完成。 17 ES-ICE 内燃机运动网格专用生成工具 ES-ICE 是生成内燃机运动网格的专用的生成工具,通过与 STAR-CD 结合,可以研 究内燃机缸内的气体流动特性,燃烧过程和排放污染物的生成。ES-ICE 适用于二气门,三 气门,四气门和五气门的内燃机。ES-ICE 能够自动生成 STAR-CD 在计算时所需要的所 有文件,节省了用户的时间。 ES-ICE 与STAR-hpc 结合完全可以实现并行计算,ES-ICE 自动对计算区域划分。 ES-ICE 是基于参数模板的软件包,通过选取合适的参数,生成模板,然后通过将几何 形状映射到模板上,使模板形状完全吻合用户所要的几何形状,生成网格。对于特别复杂的 几何形状,比如气道和燃烧室等,用户可以利用其它工具如PRO-AM 或者ICEM 生成网格 后,再将数据读入ES-ICE,两者合并。 18 ES-ICE 提供了两种生成网格的方法, Trimming 方法, Mapping 方法。 Trimming 方法是采用PRO-AM的切割网格的方法,将模板切割到几何表面,生成网格 主要包括五步: 对几何形状单元分为特定的单元类型。 生成2D模板。 生成3D模板。 Trimming3D 模板到几何形状 Mapping方法采用将几何中的 spline shell与模板中的 edge patch投影对应的方法,将模板投影 到几何上,使两者吻合,生成网格包 括下面主要五步: 生成2D模板 生成3D模板 对模板和几何分别生成特征线D模板投影到几何上,生成 活塞的网格。 19 STAR-HPC NET高性能解算器 STAR-HPC NET是STAR-CD 的高效分布式内存版本,用来在并行机或(UNIX、NT、 LINUX)工作站集群上使用。它采用的多种系统上运行的 消息传递(MP)并行技术适用于 包括工作站集群、SMP 服务器 、MPP 系统、NUMA 系统以及使用矢量优化的超级计算机。 STAR-HPC NET对很大数目的CPU,都可获 近乎线性的加速比。它通常用在高强度计算中,提高实际问题的计算效率。STAR-HPC NET获得了广泛的硬件平台的支持, 有STAR-CD的全部特点。 STAR-HPC NET运行环境 STAR-HPC NET采用GUI 环境,可 以通过按钮来增加或减少处理器数目。它 的设计使得无论是2个还是200个处理器, 其并行化设置始终是对用户透明的。 强大的域分解能力 STAR-HPC NET采用强大的域分解方法,对多个CPU 分配工作负载。它包括 了域分解选项,提供灵活与最优的计算匹 大尺寸模型计算使用 STAR-HPC NET几百万个单元的模型可以在合理的时间范围内求解。 例如, STAR-HPC NET还被用来求解奔驰 级车的外部空气动力模型,计算包括1000 万个网点。计算分析的结果表明 使用HPC NET求解大规模的网格点 能够得到与实验同精度的所有重要相 关物理现象。 杰出的可伸缩性 为测试STAR-HPC NET的性能, CD 进行了许多数值试验。结果表明在 NET具有近线性的加速 比。这也适用于具有良好节点间通讯能 力的任何平台。个别情况下,还显示出了带缓冲器加速的机器的超线性加速比。对大型算例, 最新的计算表明对64 个CPU 器而言可以获得57倍的加速度。 STAR-HPC NET的工业应用 许多业界领先的公司都在使用STAR-HPC NET来减少CFD 的计算时间,并用精细 20 网格来提高计算精度。ICI 公司说:“在没有额外增加硬件情况下,STAR-HPC NET在我们 的工作站集群上,极大地增加了计算能力与易用性。” Benz 公司认为:“STAR-HPC NET在汽车开发过程的早期阶段,提供了比以前好得多 的设计质量。为获得更高的精度需要使用1000 万个单元来分析汽车空气动力学问题,只有 采用并行的CFD 代码才使这些大规模的问题可以很经济地求解。” 21 STAR-CD 的工业应用 全面的流体解决方案 汽车工业 发动机三维催化装置分析22 航空航天 直升飞机旋翼/机体一体化分析23 船舶 常规/核动力舰艇内部热分析兵器 爆炸过程的超压分析核动力 水/钠冷却管路分析家电 黑色家电的元器件散热分析 空调系统的各种风机、泵、散热器的流动、噪音 分析 24 石油/化工 流化床/固定床反应器电力系统 燃油、燃气、燃煤锅炉内部的多组分、多步燃烧化学反应分析 冷却塔、烟囱的内外流 分析 高低压蒸汽涡轮的两相 流分析 水轮机的叶片、涡壳设计 钢铁/重工业 浇铸/凝固分析25 建筑/环境 垃圾焚烧炉的燃烧分析生物医学 血管流动仿真铁路系统 列车内部空调系统舒适性分析26 CD- adapco Gr oup London 200 Shepher ds Bush Road London. W6 7NY. UK Tel 0044)20 7471 6200 cd-adapco. com CD- adapco Gr oup New Yor 60Br oadhol owRoad Mel vi NY11747. USA Tel 001)631 549 2300 cd-adapco. com CD- adapco Japan Yok ohama Lamdmar Tower 37F Minat Nishi Yokohama, 220- 8137, Japan cd-adapco. co. 0081)45 683 1990 CD- adapco Japan Bei ce北京市朝阳区朝阳门外大街18 号丰联广场A座1207 100020Tel (0086)1065881497,65881498 Fax (0086)/div

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