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STAR-CCM+
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Next Generation CFD
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CDAJ-China
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ver.3.0
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开始
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。
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。
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。
Chapter0
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0 . CFD 是什么?
0-1 .用计算机来解决流动问题?
0-2 .网格与差分方法
0-3 . Navier-Stokes 方程
0-4 .紊流模型
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。
Chapter0
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0-1 .用计算机来解决流动问题?
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。
考虑汽车行进中周围的空气阻力
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
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
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
前方来流
条件
需要对计算对象区
域的边界给予某种
条件 ( 边界条件 )
无摩擦
行进速度
车体表面
大气压
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)
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)
图 1
图 2
图 3
图 4
更细的空间分割程度,能提高计算的分辨率。
Chapter0
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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。
0-2 .网格与差分方法
解析网格
网格(控制体)
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
边界条件
网格
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
流速,压力等
网格
网格
网格
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