Simcenter STAR-CCM+流体仿真软件

 

Simcenter STAR-CCM+的优势

Simcenter STAR-CCM+ 是一款多物理场计算流体力学 (CFD) 仿真软件。借助该软件，CFD 工程师能够模拟真实条件下运行的产品的复杂性并探索其可能性。通过完全集成的用户界面提高工作效率在这个统一的软件中查找所有信息。Simcenter STAR-CCM+ 包括通过多物理场建模、数据分析和逼真可视化以及 VR 划分网格的预处理。应对复杂应用涵盖流体流动和热传导以外的物理场。这个完全集成的求解器平台支持运行复杂的多物理场 CFD 仿真。缩短 CFD 准备时间通过自动网格划分和复杂几何体预处理，将仿真准备时间从一周缩短至数小时。得益于自动化 CAD 清理、曲面包络和自动化高保真网格划分等先进技术，用户可以将时间花在重要事项上，从而设计出更出色的产品。充分发挥强大的端到端、无代码工作流自动化和完全嵌入式设计探索的作用通过全程自动化的仿真，发挥基于 CFD 的设计探索的强大作用。

Simcenter STAR-CCM+ 的功能 

多物理场 CFD 流

 

 

 

多物理场 CFD
多物理场工程仿真可以准确捕获影响日益复杂的产品性能的所有相关物理场。STAR-CCM+ Simcenter 是一款多物理场 CFD 软件，使您能够尽可能地缩小近似和假设范围。它提供了一系列全面、准确且高效的流体力学相关多物理场建模功能。Simcenter STAR-CCM+ 让您确信设计的预测性能将与实际产品相符。建模能力不仅限于流体流动和热传导，还包括单相和多相流、粒子动力学、反应流、流体与结构相互作用、空气声学、流变学和电动力学建模。

 

单相流

无论是气体还是液体，Simcenter STAR-CCM+ 都能为单相流提供一套全面的 CFD 模型，包括可压缩流和不可压缩流、亚音速流、超音速流和高超声速流，以及层流和湍流。对于湍流，各行各业的空气动力学和流体力学工程师可以在一套全面的先进湍流模型中进行选择，包括所有常见的雷诺平均纳维斯托克斯 (RANS) 模型、分离涡模拟 (DES) 和大涡模拟 (LES)。

多相流仿真

Simcenter STAR-CCM+ 使您能够模拟涵盖分层、分散、离散、薄膜等多种流态的工程问题。迄今为止，没有一个单一的多相模型可以涵盖所有流态。因此，Simcenter STAR-CCM+ 为多相计算流体力学仿真提供了全面的模型。结合使用这些模型可以涵盖多种流态，包括它们之间的智能转换。利用 CFD 软件，通过仿真多流态、多尺度的多相流来预测产品的实际行为。

粒子流和离散元法

Simcenter STAR-CCM+ 提供全面的颗粒流集成，以尽可能地提高颗粒效率和分布，尽量降低能耗，避免过度磨损，优化整体性能。您可以精确仿真具有适当粒子运动和接触的真实粒子形状，以确保物料处理性能。与其他 CFD 软件工具不同，Simcenter STAR-CCM+ 可在单个仿真环境中提供耦合流动和粒子物理场，从而显著减少仿真设置工作量。提供基于网格和无网格的离散元方法 (DEM)，工程师可以选择合适的粒子建模方法。

反应流

Simcenter STAR-CCM+ 提供一整套反应流和排放模型，可满足广泛的应用需求。它能实现反应流模型与热传导、辐射、多相反应以及表面化学之间的紧密耦合。各种反应流模型可帮助您了解和优化火焰形状和位置，从而充分降低固体组分的温度、减少排放并尽可能地提高工艺性能。使用 Simcenter STAR-CCM+ 软件预测和了解火焰传播动力学、热传导、热磨损、排放、产量、转化率、选择性和不良条件。

多物理场 CFD：其他

 

 

 

热传导

Simcenter STAR-CCM+ 允许您准确高效地模拟介质内部或介质之间的热传导。通过传导、对流、辐射、共轭热传导和沸腾，Simcenter STAR-CCM+ 在一个 CFD 软件包中提供了一整套热传导物理场，可准确预测流体和固体中的温度分布。多时间尺度技术和复杂的流体和固体网格划分赋能快速运行复杂的 CHT 问题，即使流体力学和固体热力学的时间尺度明显不同。

气动声学

Simcenter STAR-CCM+ 提供了用于预测气动声学噪声源的广泛精确模型库，包括稳态模型、直接模型 (DES/LES)、传播模型和声学扰动方程 (APE) 求解器。CFD 软件支持混合气动声学方法，其中，CFD 仿真捕获流动湍流，然后将其转换为气动声学源，以插入第二个声学 (FEM) 仿真模型。然后，后者预测这些声源的声学传播，包括环境中的反射和吸收。例如，CFD 软件可以预测汽车内的后视镜噪声。

流体-结构相互作用

Simcenter STAR-CCM+ 既可以处理基于有限体积 (FV) 的计算流体力学，也可以处理基于有限元 (FE) 的计算固体力学 (CSM)。这使您能够在易于使用的单一集成 CFD 软件用户界面中对流固耦合 (FSI) 进行仿真。使用这种方法，您可以求解静态、准静态和动态问题，包括使用粘合触点和小滑动触点的非线性几何体和多个零件的问题。Simcenter STAR-CCM+ 扩展了机械流固耦合，还为热应力分析提供了高效的工作流程。您可以求解流体和结构之间的热传导问题，然后在 CFD 软件中评估固体区域的热应力。

流变学

通过在 Simcenter STAR-CCM+ 中加入计算流变学功能，工程师可以仿真以扩散和粘性或粘弹性行为为主的流体。使用添加的有限元求解器，可以对这些仿真进行建模。这种方法对消费品、废物处理、食品和饮料行业中操作搅拌器、流动容器，或处理浆料、挤压和材料加工工作的工程师很有帮助。准确仿真流变是降低功耗、排放和原材料使用，同时提高产品可靠性、用户体验和责任成本的关键。Simcenter STAR-CCM+ 提供了一套全面的模型，包括自由曲面、部分填充、粘性能量、薄膜流延和短纤维的求解器。

电磁学

Simcenter STAR-CCM+ 提供各种电磁模型，解决一系列电磁仿真问题，包括电磁阀、螺线管、激励器和电动机变压器。作为多物理场 CFD 软件套件，Simcenter STAR-CCM+ 提供集成式电磁功能，允许您通过一次仿真紧密耦合冷却液流、热传导和电磁。广泛的建模功能还使您能够仿真磁流体动力学 (MHD) 应用，包括等离子弧仿真、气体爆炸断路器和焊接。

多学科 CFD 仿真耦合

为了创建全面的数字孪生，整个 Simcenter 产品组合中都嵌入了 Simcenter STAR-CCM+。Simcenter STAR-CCM+ 使您能够通过专用接口和通用数据格式将其 CFD 软件与其他 Simcenter 仿真工具连接起来。轻松连接 Simcenter 3D、Simcenter 系统仿真等软件。使用从微秒到数千秒的不同时间尺度，以及从复杂固体力学到快速系统仿真的物理场创建整体多学科仿真，同时利用最适合各学科的仿真技术。

 

几何保真度和自动化 CFD 网格划分技术

 

 

 

CAD 处理和几何体准备Simcenter STAR-CCM+ 允许您通过导入 CAD 以直接使用 CAD，甚至可以从 CFD 软件环境中交互式操作 CAD 工具。无论选择哪种方式，仿真始终能忠于 CAD 中的设计，从而更快、更一致地生成仿真结果，避免设计中出现未追踪的更改。CFD 软件为您提供了所有必要工具，使您能够利用行业前沿技术（包括自动清除特征、手动表面修复和自动曲面包络），轻松生成、修改和清理几何体，为 CFD 仿真做好准备。通过强大的网格划分，节省工程师的几何体准备时间。

自动可靠的高保真体网格划分

受益于 Simcenter STAR-CCM+ 中的快速、可靠、可重复、高保真的自动网格划分。使用最合适的网格划分类型处理任何应用，包括：

四面体

修剪过的六面体

业内率先出现的多面体

二维网格划分

拉伸网格

定向网格

棱柱层

推进层

• 薄层网格划分技术

在同一仿真中轻松组合多种网格类型，以充分提高效率。利用强大的全局、局部、用户定义和自动化的网格控制，实现极高的准确性和效率。基于模型和解决方案的自适应网格细化 (AMR) 方法通过让解决方案定义网格，以合理的成本提供您所需的精度。

对象运动和移动网格划分技术

Simcenter STAR-CCM+ 提供行业前沿移动网格划分技术，只需单击几下即可进行复杂的运动仿真。它为 CFD 工程师带来了复杂的运动建模功能。在单一环境中，Simcenter STAR-CCM+ 使您不仅能够仿真各种物理场，还能仿真各种物体和网格运动，以准确捕获物理场。借助集成的运动模型，您可以使用嵌套网格划分来仿真移动和重叠对象的实际性能，预测物体的动态 6 自由度运动，了解多物理场相互作用，以“原封不动”地对性能进行建模，轻松推动几何变化以进行设计探索，轻松预测机器旋转/平移行为，并定义复杂的运动，以在 CFD 软件中准确复制机器运转情况。

CFD 仿真自动化和设计探索

 

 

 

完全集成的端到端自动化 CFD 工作流程

 

Simcenter STAR-CCM+ 将从 CAD 到解决方案再到优化的整个仿真过程整合到单一的集成平台中。SimcenterSTAR-CCM+ 以高保真几何体处理、强大的自动化网格划分、高效求解和富有洞察力的后处理功能为基础，为计算流体力学仿真自动化提供了可靠且可复用的工作流程所需的一切。利用本机嵌入式自动化功能，您无需编写任何自动化代码，即可在 CFD 仿真环境中创建可靠且可重复的工作流程。为了充分发挥灵活性，Simcenter STAR-CCM+ 提供了 JAVA 脚本功能。记录、调整和重复使用基于 JAVA 的宏，并将其嵌入到更大的自动化生态系统中，以实现复杂 CFD 仿真任务的自动化。借助此功能，Simcenter STAR-CCM+ 使您能够在单一、集成的 CFD 软件环境中运行和探索 100 多种设计。

 

集成式参数化设计探索

 

Simcenter STAR-CCM+ 为高效的参数化设计探索提供了一套强大的工具：确保对 CAD 模型可靠性的信心，自动生成变体，并显示不同的设计变量组合。为了轻松了解产品行为，可以利用自动化 CFD 仿真工作流程对多个部件和参数进行扫描，以对多个变体进行仿真。使用具有行业前沿 SHERPA 优化算法的智能设计探索插件，无需成为优化专家，也可在较短时间内/通过较少次数的运行找到更出色的设计。通过实验设计 (DOE) 了解产品的性能与一个或多个变量的函数关系。使用随机研究在小幅度调整输入的情况下实现输出的变化。

拓扑优化

完全集成到 STAR-CCM+ Simcenter 中，基于伴随算法的拓扑优化使您能够通过使用流程设计器找到新的高效设计。要在 Simcenter STAR-CCM+ 中运行伴随拓扑优化，您需要从设计所在的包络开始，然后定义进出边界。该方法无需额外费用即可集成到 CFD 软件中，它将去除几何体中阻碍设定的成本函数特性的所有部分，将其转化为实体，并反复定义可实现理想流路的形状。增材制造技术的大幅提升使得流体优化设计几乎无懈可击。

 

CFD 后处理、数据分析和可视化

 

 

 

集成式 CFD 数据分析

 

通过集成的 CFD 后处理功能，Simcenter STAR-CCM+ 允许您使用线图、直方图、柔性显示屏和自定义报告来比较和交流定量结果。使用交互式环境无缝创建具有视觉吸引力的绘图。利用快速傅里叶变换或相关函数等集成数据处理技术，深入洞察计算流体力学数据。使用数据聚焦技术查询相互依赖的数据，以衡量和可视化产品性能。Simcenter STAR-CCM+ CFD 后处理功能专为设计探索研究量身定制，可帮助工程师在复杂的设计空间中找到理想解决方案，识别设计特征与性能之间的相关性，并快速排除不可行的设计。Simcenter STAR-CCM+ 还可以评估折衷方案，并分析设计变化对性能的影响。场景链接等多设计可视化功能使您可以轻松比较 CFD 软件中的相同或不同数据集的结果。

 

逼真的可视化

 

借助前沿光线跟踪技术，让您的 CFD 仿真产生持久影响。创建具有逼真阴影、反射和纹理的图像和动画，方便更多受众理解，并为有效的可视化提供更好的可视化提示。使用 STAR-CCM+ Simcenter，您将受益于内置和可定制的色图、多种逼真的照明选择、体积数据渲染和透明度选项，帮助您有效地传达复杂的工程数据。使用完全嵌入到 CFD 软件工具中的功能强大且易于使用的动画技术，使您的模型栩栩如生，并轻松将仿真结果传达给非专业的利益相关者。

 

虚拟现实 CFD 仿真探索

 

Simcenter STAR-CCM+ 打开了创新之门，让您能够使用虚拟现实 (VR) 头盔，以人性化的方式直接与仿真进行交互。这允许您定量查询数据字段、扫描平面截面、生成临界量的等值面或创建流线，实现流程的可视化。在协作环境中共同探索 CFD 仿真结果，引导查看者（甚至遍布全球的查看者）了解您的仿真结果，以传达或共同发现关键的工程见解，并将 CFD 后处理提升到一个新的水平。

快速、灵活且可扩展的 CFD 仿真

 

 

 

灵活的许可

 

Simcenter STAR-CCM+ 采用简单易懂且高度灵活的许可模式。单个许可证即可解锁所有核心的前/后处理或多物理场功能、高性能计算 (HPC) 和云使用选项，以及设计探索和优化选项。当 HPC 资源增加时，用户希望许可也能毫无障碍地随之增加。Simcenter STAR-CCM+ 提供灵活且可扩展的许可模式，让您能够使用无限的计算资源。

 

利用 GPU 加速 CFD 仿真

 

使用图形处理单元 (GPU) 加速的 CFD 仿真可以持续显著加快计算速度、节省能源和成本。通过利用 Simcenter STAR-CCM+ 中 GPU 支持的求解器加速，您可以在一夜之间运行资源密集型高保真仿真，如大涡仿真 (LES) 或气动声学仿真。这使您能够对当今复杂产品进行建模，同时以成本和节能的方式加快速度。通过将现有的 CPU 求解器技术直接移植到 GPU 上，我们可以确保您在基于 GPU 和 CPU 的计算中获得的结果相互一致。这使您可以在基于 CPU 和 GPU 的计算之间无缝切换，为您的 CFD 仿真选择合适的硬件解决方案。

 

云端 CFD

 

Simcenter Cloud HPC 在 Simcenter STAR-CCM+ 中提供，可让您即时访问由西门子配置和管理的优化 Amazon Web Services (AWS) 基础设施，无需任何额外设置。这使您能够在云端运行 CFD 仿真，提高灵活性和可扩展性，实现按需访问和无限容量。此外，您可以在云端自由运行 CFD 仿真 - 无需第三方提供商或花费时间进行设置和访问云端，也不需要具备云和 HPC 技术方面的专业知识。