Simcenter STAR-CD

關於Simcenter STAR-CD

Simcenter STAR-CD最初是由流體力學鼻祖-英國帝國理工大學計算流體力學領域的專家Gosman教授帶頭開發的，他們根據熱傳基礎理論，合作開發了基於有限體積算法的非結構化網格計算程式。在完全不連續網格、滑移網格和網格修復等關鍵技術上，Simcenter STAR-CD又經過來自全球10多個國家，超過200名知名學人的不斷補充與完善，成為同類軟體中網格適應性、計算穩定性和收斂性最好的佼佼者。

30年來，Simcenter STAR-CD整合了工程領域內各種流動問題解決經驗，不斷完善成為今天的高端熱流體分析軟體。STAR-CD是泛用型流體模擬軟體，具有非常強大的功能。它包括pro-STAR前、後處理模組，集成的友好的圖形用戶介面（GUI），透過它可處理架構非常複雜的模型。它包含表面網格修復模組pro-STAR/surf，與自動網格生成模組pro-STAR/amm，能夠快速生成高品質的網格。

Simcenter STAR-CD v4.0以後的版本首次推出了包含基於有限體積法的流體-應力分析功能，填補了產業界流體與固體問題耦合分析的空白，為產業面臨的複雜工程問題提供了全新的解決方案。

與Simcenter STAR-CCM+一樣，Simcenter STAR-CD V4.0以上的版本包含了多面體網格。它是最新的數值技術，在計算速度、穩定性及精度上有明顯優勢，相信廣大用戶都能享受這一項巨大的好處。

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軟體特色

• 技術領先性
  Simcenter STAR-CD累積30年實際經驗，針對各種物理現象有最新的計算技術和高品質的自動網格生成技術，能應用於廣泛的工程問題模擬計算。
• 最新的自動網格生成技術
  和Simcenter STAR-CCM+一樣，採用自動生成多面體網格和切割體網格。它們均採用最新網格技術，複雜模型也可以在短時間內生成高品質網格。
• 模組化的複雜物理現象
  Simcenter STAR-CD提供紊流、熱傳、多相流以及化學反應/燃燒等多領域內的綜合分析方法。
• 流動-熱傳-應力
  Simcenter STAR-CD是世界上第一款基於有限體積法對流動、熱傳和應力進行求解的應用軟體。
• 客製化的靈活性
  Simcenter STAR-CD具有豐富靈活的二次開發功能，可通過Fortran開發獨立的計算模型鑲嵌到其中。另外，具備泛用型輸送方程式求解功能，Simcenter STAR-CD的求解器也能計算任意變數的輸送方程式。
• 發動機缸內運行過程計算
  通過與研究機構及產業間的緊密合作，不斷完善發動機缸內計算模型（噴霧、點火、燃燒、輻射等模型）。

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前處理功能: 幾何及網格生成

• 幾何/網格匯入
  可支援幾何檔案匯入格式；IGES、VDA、STL
  可支援Simcenter STAR-CCM+檔案匯入格式：CCM
  可支援第三方軟體生成的網格：ANSYS、PATRAN、NASTRAN、GRID3D、I-DEAS、ICEM
• 面網格生成
  包面（形狀保持、簡化、縫隙接合、防接觸、漏洞檢測）
  面重構
  手動修復面網格
• 體網格生成
  結構性六面體網格
  多面體網格、剪裁體網格、四面體網格、混合網格
  邊界層網格、拉伸網格

 

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物理模型與求解器

• 求解器
  分離式求解
• 時間域
  穩態
  暫態(隱性法，Crank-Nicholson解法)
• 模擬標的物屬性
  氣態
  液態
  固態
  多組分氣態
  多相流
• 層流、紊流
  K-ε方程（Realizable、standard（線性、非線性2次/3次）、RNG、Chen、Suga（線性、非線性2次/3次）、V2F
  K-ω方程（standard、SST）
  k-I
  Spalart-Allmaras、
  RSM（線性Pressure-Strain、非線性2次Pressure-Strain）
  DES（Spalart-Allmaras、K-ω、SST、K-ε）
  LES（Smagorinsky）
  紊流邊界條件
  壁面處理（標準壁面函數、非平衡壁面函數、低Re模型、混合模型）

• 狀態方程
  理想氣體
• 非牛頓流體
  指數率(Power law)
• 多孔介質模型
  多孔介質(porous media)
  多孔板(porous baffle)

• 熱傳耦合模擬
  固體熱傳導（等向性、非等向性）
  固體-流體熱傳
  固體熱源
  浮力效應（考慮重力）
  輻射（S2S模型、DO模型）
• 模擬標的物屬性
  氣態
  液態
  固態
  多組分氣態
  輻射（S2S模型、DO模型）
  考慮參與輻射的介質(DO模型)、粒子輻射(DO模型)
  多波段輻射(DO模型)
  太陽輻射

• 自由表面多相流
  考慮壓縮性、表面張力、接觸角
  熱傳（流固熱傳耦合）、質傳沸騰模型
• 氣蝕模型
  Barotropic模型，BTF模型， Rayleigh模型
• Lagrangian多相流
  多組分模型（混和性混合物、乳化性混合物）
  熱傳、蒸發/凝結、沸騰
  噴嘴模型、霧化
  阻力、紊流耗散、液滴分裂、衝擊合併、撞壁
  液膜（流動、表面張力、熱傳、蒸發凝結、沸騰、再微粒化）

• Eulerier多相流
  熱傳
  阻力、浮力、附加質量、固體粒子應力、流化床（Kinetic Theory模型）、粒徑分佈（S-γ模型）

• 包含化學反應的燃燒
  Arrhenius 模型
  EBU模型
  PPDF模型
  火焰傳播模型（Weller 1方程/2方程/3方程模型、CFM模型、ECFM模型、ECFM-3Z模型、ECFM-CLEH模型、G方程模型）
  基於Complex Chemistry (STAR/DARS-CFD)的氣相反應、表面反應
  Wiebe模型
  微碳粉燃燒模型

• 點火模型
  強制點火、SHELL模型、DARS-SHELL模型、AKTIM火花點火模型
• 排放
  NOx模型、Soot模型
• 運動邊界問題
  滑移網格、網格的增加和刪除
  網格變形
• 旋轉機械模型
  滑移網格
  MRF
  混合平面

• 氣動噪音
  流體噪音源預測（Lilley Source）
  流體/噪音耦合（Lab Acoustics與ACTRAN的耦合)
• 凝固-融化
  凝固-融化模型
• 應力模擬
  基於有限體積法的應力模擬
• 流體-固體耦合
  與Abaqus直接耦合
  應力和流體耦合計算
• 帶電粒子模擬
  電場模擬、帶電粒子軌跡模擬

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應用領域

• 汽機車業
  車身外流場分析
  空調管路分析
  車艙內流場分析
  乘客舒適度分析
  冷卻風扇流場分析
  引擎進排氣流場分析
  活塞運動及燃燒分析
  煞車碟盤冷卻分析
  引擎室散熱分析
  流場風切噪音分析

• 航空業
  轉子定子流場分析
  燃燒室熱流分析
  座艙內流場分析
  流場風切噪音分析

• 機械、重工業
  水幫浦流場分析
  大型馬達散熱分析
  渦輪葉片周圍流場分析
  鍋爐內流場分析

• 化學工業
  攪拌器內流場分析
  兩相流
  化學反應
  旋轉式流體分離器分析
  微粉炭燃燒
  化學蒸氣沉澱分析

• 電子業
  CPU
  散熱模組性能分析
  風扇流場及性能分析
  電腦系統散熱分析
  風扇噪音分析
  投影機散熱分析（熱輻射效應）
• 建築、工程業
  通風管路設計
  室內空調擺置設計
  風工程分析
  建築物外流場風壓分析
  無塵室氣流分析
  無塵室微塵及污染物流場分析
  建築物火災模擬
  建築物污染物排煙分析

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相關模組

• 前處理環境
  PRO-MODELER
  STAR-Design
• CAD 介面模組
  STAR-Pro/E
  STAR-Works
  STAR-NX
  STAR-CAT5
• 專家系統
  es-turbo( 旋轉機械專家系統 )
  es-ice( 內燃機專家系統 )
  es-aero( 汽車外流場專家系統 )
  es-SOFC( 燃料電池專家系統 )
  es-PEMFC( 燃料電池專家系統 )
• 平行運算核心
  STAR-HPC( 支援 2CPU~256CPU, SMP & MPP)
  STAR-CD Power session (平行運算核心數無限)