19-1 Tutorial Star-ccm (1)

Перевод документации STAR-CCM+ Версия 7.02 Тьюториал: Применение STAR-CCM+ из Solid Works

Дата: 03.05.2012

1

Применение STAR-Works пользователем (клиентом) CAD приложения (STAR-Works CAD Client)

Для CAD клиента STAR-Works представлено несколько тьюториалов. Эти тьюториалы содержат описание большинства доступных возможностей клиента и демонстрируют случаи, в которых он может использоваться. В разделе представлены следующие тьюториалы:

Прохождение холодного потока через мотоциклетный коллектор. Поток через пористую среду. Противообледенительная система крыла. Вращающийся поток внутри графической карты. Поток вокруг автомобиля.

Прохождение холодного потока через мотоциклетный коллектор (Cold Flow Through a Motorcycle Exhaust Manifold)

Этот тьюториал описывает шаги, которые нужно выполнить для запуска CFD расчета в STAR-Works. В данном тьюториале используется модель выпускного коллектора трехцилиндрового двигателя мотоцикла.


Дата: 03.05.2012

2

Открытие CAD модели (Opening the CAD Model) В дистрибутиве STAR-Works у Вас есть директория doc/tutorials/cadClients/STAR-Works/tut1. Скопируйте папку tut1 на Ваш локальный диск и в STAR-Works откройте часть ExhaustManifold.SLDPRT. Геометрия должна быть загружена и выглядит следующим образом:


Дата: 03.05.2012

3

В верхней части экрана должна появиться панелька STAR-Works. Дерево объектов STAR-Works будет располагаться в левой части экрана, и чтобы

перейти к нему, необходимо нажать на иконку «Дерево STAR» (STAR Tree). Если эти опции недоступны, прочитайте справочную информацию по запуску STAR-Works.

Выбор физических моделей жидкости (Selecting Fluid Physics Models)

Первый шаг данного тьюториала – это задание физики задачи. В данном случае поток турбулентный и изотермический.


Дата: 03.05.2012

4

Поскольку по умолчанию в STAR-Works расчет температуры активирован, для данного случая он должен быть выключен вручную.

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Континуумы» (Continuum) в дереве STAR-Works и выберите «Редактировать» (Edit).

Появится диалоговое окно «Настройки континуума» (Continuum Settings).

Деактивируйте опцию «Температура» (Temperature) в группе «Дополнительные физические модели» (Optional Physics Models).

Для остальных параметров будут сохранены значения по умолчанию.

По завершению диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:


Дата: 03.05.2012

5

Нажмите на для закрытия диалогового окна.


Дата: 03.05.2012

6

Задание граничных условий (Defining Boundary Conditions) В данной задаче будут заданы три границы входа и одна граница выхода. Сначала зададим границы входа.

Нажмите правой кнопкой мыши на «Область > Границы» (Region > Boundaries) и выберите «Новый» (New).

Появится диалоговое окно «Настройки границы» (Boundary Settings).

В CAD модели выберите три грани, подсвеченные на рисунке ниже. Выделенные грани будут автоматически добавлены в группу «Выбор граней» (Face Selection) в диалоговом окне «Настройки границы» (Boundary Settings).

Задайте «Тип» (Type) границы как «Вход потока массы» (Mass Flow Inlet).

В качестве имени границы (Boundary Name) задайте «Вход» (Inlet).

Задайте «Массовый расход» (Mass Flow Rate) как 0.017 kg/s. В результате диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:


Дата: 03.05.2012

7

Нажмите на для закрытия диалогового окна. Теперь определим границу «Выход» (Outlet).

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Области > Границы» (Region > Boundaries) и выберите «Новый» (New).

Появится диалоговое окно «Настройки границы» (Boundary Settings). Выберите грань, подсвеченную на рисунке ниже. Задайте «Тип» (Type) границы как «Давление на выходе»

(Pressure Outlet). В качестве имени границы (Boundary Name) задайте «Выход»

(Outlet). Настройки по умолчанию подходят для данного случая.

По завершению диалоговое окно будет выглядеть следующим образом:


Дата: 03.05.2012

8

Нажмите на для закрытия диалогового окна.

Задание параметров сеткопостроения (Setting the Mesh Pipeline) Для получения более точных результатов некоторые изменения будут сделаны в изначальных настройках сеткопостроения.

Нажмите правой кнопкой мыши на элемент «Построение сетки» (Mesh Pipeline) в дереве STAR-Works и выберите «Редактировать» (Edit).


Дата: 03.05.2012

9

Появится диалоговое окно «Настройки сеткопостроения» (Mesh Pipeline Settings).

Задайте «Базовый размер» (Base Size) как 2.5%. Раскройте панель «Призматический слой» (Prism Layer) с помощью

кнопки . Задайте «Толщину призматического слоя» (Prism Layer Thickness)

как 15%. В результате диалоговое окно «Настройки сеткопостроения» (Mesh Pipeline Settings) должно выглядеть следующим образом:


Дата: 03.05.2012

10

Нажмите , чтобы закрыть диалоговое окно.

Изменение параметров расчета (Modifying Solution Controls)

Для данного расчета будут изменены максимальное количество итераций и точность расчета.

Нажмите «Параметры расчета» (Solution Controls) в панели STAR-Works.


Дата: 03.05.2012

11

Появится диалоговое окно «Параметры расчета» (Solution Controls).

Задайте 200 для «Количества итераций» (Number of Iterations) .

Задайте 0,0001 для «Уровня сходимости» (Convergence Level). Диалоговое окно с выполненными настройками показано на рисунке ниже:


Дата: 03.05.2012

12

Нажмите , чтобы закрыть диалоговое окно. Сохраните расчет.

Просмотр настроек моделирования (Reviewing the Simulation Set Up)

В завершении дерево объектов STAR-Works должно выглядеть следующим образом:

Создание поверхностной сетки (Generating the Surface Mesh)

Теперь построим поверхностную сетку.

Выберите в панели «Поверхностная сетка» (Surface Mesh).

После построения, появится поверхностная сетка, как показано на рисунке ниже:


Дата: 03.05.2012

13

Создание объемной сетки (Generating the Volume Mesh) Теперь построим объемную сетку.

Выберите в панели «Объемная сетка» (Volume Mesh).


Дата: 03.05.2012

14

Объемная сетка представлена на рисунке ниже.

Сохраните задачу.


Дата: 03.05.2012

15

Построение и запуск на расчет (Building and Running) Теперь задача готова к запуску на расчет.

Для построения сетки и запуска задачи выберите в панели STAR-Works «Построить и запустить» (Build and Run).

Будет запущен STAR-CCM+, и начнется расчет задачи. В графическом окне (Graphics) автоматически появится изображение невязок (Residuals). Это изображение может использоваться для отслеживания сходимости решения. Обработка и анализ результатов будет выполнен в STAR-CCM+.

Обработка и анализ результатов (Post-Processing Results)

По завершению расчета в графическом окне (Graphics) автоматически появится «Скалярная сцена 1» (Scalar Scene 1), которая отобразит абсолютное давление (Absolute Total Pressure). Далее обработка и анализ результатов будет выполняться в STAR-CCM+. Результаты, полученные в данном разделе, являются стандартными. Вы можете наблюдать некоторое расхождение в полученных результатах, в зависимости от используемой платформы и пакета.

Сохраните задачу .

Создание скалярной сцены (Creating a Scalar Scene) Будет создана новая «Скалярная сцена 1» (Scalar Scene 1), имеющая две плоскости сечения: одна проходит через центры входов, другая пересекает выход. На этих сечениях будет отображено давления для того, чтобы показать перепад давлений вдоль коллектора.


Дата: 03.05.2012

16

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Сцены» (Scenes) в панели анализа (explorer pane) и выберите «Новая сцена > Скаляр» (New Scene > Scalar).

Будет создана новая «Скалярная сцена 2» (Scalar Scene 2), которая будет активной в графическом окне (Graphics).

Нажмите правой кнопкой мыши на «Производные части» (Derived Parts) и выберите «Новая часть > Сечение > Плоскость…» (New Part> Section> Plane…).


Дата: 03.05.2012

17

Появится диалоговое окно «Создать сечение» (Create Section).

В группе «Параметры плоскости» (Plane Parameters) задайте начало координат (origin) как [0м, 0м, 0м] и вектор нормали (normal vector) как [0, 0, 1].

В группе «Отображение» (Display) выберите «Существующее окно отображения» (Existing displayer) и в выпадающем меню выберите «Скаляр 1» (Scalar 1).

Законченное диалоговое окно показано на рисунке ниже.


Дата: 03.05.2012

18

Нажмите «Создать» (Create). Теперь создадим вторую плоскость сечения с помощью того же открытого диалогового окна.


Дата: 03.05.2012

19

В группе «Параметры плоскости» (Plane Parameters) задайте начало координат (origin) как [0м, 0м, 0.035м] и вектор нормали (normal vector) как [0, 0, 1].

Нажмите «Создать» (Create) и затем «Закрыть» (Close). Теперь зададим скалярную переменную для отображения давления:


Дата: 03.05.2012

20

Нажмите на кнопку «сцена/рисунок» (scene/plot), которая расположена

справа от кнопки «моделирование» (simulation). Выберите «Скалярная сцена 2 > Окна отображения > Скаляр 1 >

Скалярная переменная» (Scalar Scene 2 > Displayers > Scalar 1 > Scalar Field).

Выберите «Переменная» (Function) в окне свойств (Properties), нажмите на <Выбрать переменную> (<Select Function>) и выберите «Давление» (Pressure).


Дата: 03.05.2012

21

На отображенном графике будет виден перепад давления внутри коллектора. Для получения плавного перехода между различными величинами давления, зададим стиль контуров как «плавно залитый» (smooth).

Выберите «Скалярная сцена 2 > Окна отображения > Скаляр 1» (Scalar Scene 2 > Displayers > Scalar 1).


Дата: 03.05.2012

22

В окне свойств (Properties) выберите «Тип контура» (Contour Style), нажмите на «Залитый» (Filled) и измените его на «Плавно залитый» (Smooth Filled).


Дата: 03.05.2012

23

Убедитесь, что геометрия расположена на своей стороне, нажав на клавишу <T>, пока «Скалярная сцена 2» (Scalar Scene 2) активна.

В результате сцена должна выглядеть следующим образом:

Нажмите на кнопку моделирования (simulation) для того, чтобы вернуться в основное дерево STAR-CCM+.

Сохраните задачу .

Создание линий тока (Creating a Streamlines Scene) Линии тока будут созданы для лучшей визуализации потока внутри модели. Для начала создадим новую сцену геометрии.


Дата: 03.05.2012

24

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Сцены» (Scenes) в дереве объектов и выберите «Новая сцена > Геометрия» (New Scene > Geometry).

Будет создана новая геометрическая сцена, которая автоматически станет активной в графическом окне (Graphics).

Нажмите на кнопку «сцена/рисунок» (scene/plot). Выберите элемент «Геометрическая сцена 1 > Окна отображения >

Геометрия 1» (Geometry Scene 1 > Displayers > Geometry 1).


Дата: 03.05.2012

25

В окне свойств (Properties) измените «Прозрачность» (Opacity) на 0.3.


Дата: 03.05.2012

26

Нажмите на кнопку моделирования (simulation) для возврата к основному дереву STAR-CCM+.

Для изменения вида сцены выполните следующее:

Нажмите на иконку камеры в панели инструментов и выберете «Направление обзора вдоль > +X +Y +Z > Вверх +Y» (Look Down > +X +Y +Z > Up +Y.)

Теперь создадим линии тока.

Нажмите правой кнопкой мыши на папку «Производные части» (Derived Parts) и выберите «Новая часть > Линия тока…» (New Part > Streamline).

Появится диалоговое окно «Создать линию тока» (Create Streamline). Убедитесь, что «Начальная часть» (Part Seed) выбрана в секции

«Начальный режим» (Seed Mode). В секции «Начальные части» (Seed Parts) нажмите на кнопку [ ] для

вызова диалогового окна редактирования (Edit). Нажмите на «Список» (List View) и отметьте галочкой «Область:

Вход» (Region: Inlet).


Дата: 03.05.2012

27

Нажмите ОК для закрытия диалогового окна. Убедитесь, что в группе «Отображение» (Display) выбрано «Новое

окно отображения линий тока» (New Streamline Displayer) в секции Завершенное диалоговое окно должно выглядеть следующим образом:


Дата: 03.05.2012

28

Нажмите «Создать» (Create) для создания линий тока и добавления их в сцену отображения геометрии как часть окна отображения линий тока.

Закройте диалоговое окно «Создать линию тока» (Create Streamline).


Дата: 03.05.2012

29

Линии тока будут отображаться с помощью трубок вместо изначальных линий.

Нажмите на кнопку «сцена/рисунок» (scene/plot). Выберете «Геометрическая сцена 1 > Окна отображения > Линии тока

1» (Geometry Scene 1 > Displayers > Streamline Stream 1) в панели анализа (explorer pane).

В окне свойств (Properties) измените «Режим» (Mode) на «Трубки» (Tubes) и «Толщину» (Width) на 0.0020.


Дата: 03.05.2012

30

Выберите «Геометрическая сцена 1 > Окна отображения > Линии тока 1 > Скалярная переменная» (Geometry Scene 1 > Displayers > Streamline Stream 1> Scalar Scene 1) в панели анализа (explorer pane).


Дата: 03.05.2012

31

В окне свойств (Properties) выберите «Переменная» (Function), нажмите на <Выбрать переменную> (<Select Function>) и выберите «Скорость > Величина» (Velocity > Magnitude).

Линии тока изменят цвет в соответствии с величиной скорости. Конечная сцена показана на рисунке ниже.


Дата: 03.05.2012

32

Сохраните задачу . На этом тьюториал завершен.

19-1 Tutorial Star-ccm (1)

Documents

Transcript of 19-1 Tutorial Star-ccm (1)