Simcenter STAR-CCM+流體仿真軟件

Simcenter STAR-CCM+的優(yōu)勢

Simcenter STAR-CCM+ 是一款多物理場計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 仿真軟件。借助該軟件，CFD 工程師能夠模擬真實(shí)條件下運(yùn)行的產(chǎn)品的復(fù)雜性并探索其可能性。通過完全集成的用戶界面提高工作效率在這個統(tǒng)一的軟件中查找所有信息。Simcenter STAR-CCM+ 包括通過多物理場建模、數(shù)據(jù)分析和逼真可視化以及 VR 劃分網(wǎng)格的預(yù)處理。應(yīng)對復(fù)雜應(yīng)用涵蓋流體流動和熱傳導(dǎo)以外的物理場。這個完全集成的求解器平臺支持運(yùn)行復(fù)雜的多物理場 CFD 仿真。縮短 CFD 準(zhǔn)備時間通過自動網(wǎng)格劃分和復(fù)雜幾何體預(yù)處理，將仿真準(zhǔn)備時間從一周縮短至數(shù)小時。得益于自動化 CAD 清理、曲面包絡(luò)和自動化高保真網(wǎng)格劃分等先進(jìn)技術(shù)，用戶可以將時間花在重要事項(xiàng)上，從而設(shè)計(jì)出更出色的產(chǎn)品。充分發(fā)揮強(qiáng)大的端到端、無代碼工作流自動化和完全嵌入式設(shè)計(jì)探索的作用通過全程自動化的仿真，發(fā)揮基于 CFD 的設(shè)計(jì)探索的強(qiáng)大作用。

Simcenter STAR-CCM+ 的功能

多物理場 CFD 流

多物理場 CFD
多物理場工程仿真可以準(zhǔn)確捕獲影響日益復(fù)雜的產(chǎn)品性能的所有相關(guān)物理場。STAR-CCM+ Simcenter 是一款多物理場 CFD 軟件，使您能夠盡可能地縮小近似和假設(shè)范圍。它提供了一系列全面、準(zhǔn)確且高效的流體力學(xué)相關(guān)多物理場建模功能。Simcenter STAR-CCM+ 讓您確信設(shè)計(jì)的預(yù)測性能將與實(shí)際產(chǎn)品相符。建模能力不僅限于流體流動和熱傳導(dǎo)，還包括單相和多相流、粒子動力學(xué)、反應(yīng)流、流體與結(jié)構(gòu)相互作用、空氣聲學(xué)、流變學(xué)和電動力學(xué)建模。

單相流

無論是氣體還是液體，Simcenter STAR-CCM+ 都能為單相流提供一套全面的 CFD 模型，包括可壓縮流和不可壓縮流、亞音速流、超音速流和高超聲速流，以及層流和湍流。對于湍流，各行各業(yè)的空氣動力學(xué)和流體力學(xué)工程師可以在一套全面的先進(jìn)湍流模型中進(jìn)行選擇，包括所有常見的雷諾平均納維斯托克斯 (RANS) 模型、分離渦模擬 (DES) 和大渦模擬 (LES)。

多相流仿真

Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠模擬涵蓋分層、分散、離散、薄膜等多種流態(tài)的工程問題。迄今為止，沒有一個單一的多相模型可以涵蓋所有流態(tài)。因此，Simcenter STAR-CCM+ 為多相計(jì)算流體力學(xué)仿真提供了全面的模型。結(jié)合使用這些模型可以涵蓋多種流態(tài)，包括它們之間的智能轉(zhuǎn)換。利用 CFD 軟件，通過仿真多流態(tài)、多尺度的多相流來預(yù)測產(chǎn)品的實(shí)際行為。

粒子流和離散元法

Simcenter STAR-CCM+ 提供全面的顆粒流集成，以盡可能地提高顆粒效率和分布，盡量降低能耗，避免過度磨損，優(yōu)化整體性能。您可以精確仿真具有適當(dāng)粒子運(yùn)動和接觸的真實(shí)粒子形狀，以確保物料處理性能。與其他 CFD 軟件工具不同，Simcenter STAR-CCM+ 可在單個仿真環(huán)境中提供耦合流動和粒子物理場，從而顯著減少仿真設(shè)置工作量。提供基于網(wǎng)格和無網(wǎng)格的離散元方法 (DEM)，工程師可以選擇合適的粒子建模方法。

反應(yīng)流

Simcenter STAR-CCM+ 提供一整套反應(yīng)流和排放模型，可滿足廣泛的應(yīng)用需求。它能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)流模型與熱傳導(dǎo)、輻射、多相反應(yīng)以及表面化學(xué)之間的緊密耦合。各種反應(yīng)流模型可幫助您了解和優(yōu)化火焰形狀和位置，從而充分降低固體組分的溫度、減少排放并盡可能地提高工藝性能。使用 Simcenter STAR-CCM+ 軟件預(yù)測和了解火焰?zhèn)鞑恿W(xué)、熱傳導(dǎo)、熱磨損、排放、產(chǎn)量、轉(zhuǎn)化率、選擇性和不良條件。

多物理場 CFD：其他

熱傳導(dǎo)

Simcenter STAR-CCM+ 允許您準(zhǔn)確高效地模擬介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)之間的熱傳導(dǎo)。通過傳導(dǎo)、對流、輻射、共軛熱傳導(dǎo)和沸騰，Simcenter STAR-CCM+ 在一個 CFD 軟件包中提供了一整套熱傳導(dǎo)物理場，可準(zhǔn)確預(yù)測流體和固體中的溫度分布。多時間尺度技術(shù)和復(fù)雜的流體和固體網(wǎng)格劃分賦能快速運(yùn)行復(fù)雜的 CHT 問題，即使流體力學(xué)和固體熱力學(xué)的時間尺度明顯不同。

氣動聲學(xué)

Simcenter STAR-CCM+ 提供了用于預(yù)測氣動聲學(xué)噪聲源的廣泛精確模型庫，包括穩(wěn)態(tài)模型、直接模型 (DES/LES)、傳播模型和聲學(xué)擾動方程 (APE) 求解器。CFD 軟件支持混合氣動聲學(xué)方法，其中，CFD 仿真捕獲流動湍流，然后將其轉(zhuǎn)換為氣動聲學(xué)源，以插入第二個聲學(xué) (FEM) 仿真模型。然后，后者預(yù)測這些聲源的聲學(xué)傳播，包括環(huán)境中的反射和吸收。例如，CFD 軟件可以預(yù)測汽車內(nèi)的后視鏡噪聲。

流體-結(jié)構(gòu)相互作用

Simcenter STAR-CCM+ 既可以處理基于有限體積 (FV) 的計(jì)算流體力學(xué)，也可以處理基于有限元 (FE) 的計(jì)算固體力學(xué) (CSM)。這使您能夠在易于使用的單一集成 CFD 軟件用戶界面中對流固耦合 (FSI) 進(jìn)行仿真。使用這種方法，您可以求解靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)問題，包括使用粘合觸點(diǎn)和小滑動觸點(diǎn)的非線性幾何體和多個零件的問題。Simcenter STAR-CCM+ 擴(kuò)展了機(jī)械流固耦合，還為熱應(yīng)力分析提供了高效的工作流程。您可以求解流體和結(jié)構(gòu)之間的熱傳導(dǎo)問題，然后在 CFD 軟件中評估固體區(qū)域的熱應(yīng)力。

流變學(xué)

通過在 Simcenter STAR-CCM+ 中加入計(jì)算流變學(xué)功能，工程師可以仿真以擴(kuò)散和粘性或粘彈性行為為主的流體。使用添加的有限元求解器，可以對這些仿真進(jìn)行建模。這種方法對消費(fèi)品、廢物處理、食品和飲料行業(yè)中操作攪拌器、流動容器，或處理漿料、擠壓和材料加工工作的工程師很有幫助。準(zhǔn)確仿真流變是降低功耗、排放和原材料使用，同時提高產(chǎn)品可靠性、用戶體驗(yàn)和責(zé)任成本的關(guān)鍵。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、薄膜流延和短纖維的求解器。

電磁學(xué)

Simcenter STAR-CCM+ 提供各種電磁模型，解決一系列電磁仿真問題，包括電磁閥、螺線管、激勵器和電動機(jī)變壓器。作為多物理場 CFD 軟件套件，Simcenter STAR-CCM+ 提供集成式電磁功能，允許您通過一次仿真緊密耦合冷卻液流、熱傳導(dǎo)和電磁。廣泛的建模功能還使您能夠仿真磁流體動力學(xué) (MHD) 應(yīng)用，包括等離子弧仿真、氣體爆炸斷路器和焊接。

多學(xué)科 CFD 仿真耦合

為了創(chuàng)建全面的數(shù)字孿生，整個 Simcenter 產(chǎn)品組合中都嵌入了 Simcenter STAR-CCM+。Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠通過專用接口和通用數(shù)據(jù)格式將其 CFD 軟件與其他 Simcenter 仿真工具連接起來。輕松連接 Simcenter 3D、Simcenter 系統(tǒng)仿真等軟件。使用從微秒到數(shù)千秒的不同時間尺度，以及從復(fù)雜固體力學(xué)到快速系統(tǒng)仿真的物理場創(chuàng)建整體多學(xué)科仿真，同時利用最適合各學(xué)科的仿真技術(shù)。

幾何保真度和自動化 CFD 網(wǎng)格劃分技術(shù)

CAD 處理和幾何體準(zhǔn)備Simcenter STAR-CCM+ 允許您通過導(dǎo)入 CAD 以直接使用 CAD，甚至可以從 CFD 軟件環(huán)境中交互式操作 CAD 工具。無論選擇哪種方式，仿真始終能忠于 CAD 中的設(shè)計(jì)，從而更快、更一致地生成仿真結(jié)果，避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)未追蹤的更改。CFD 軟件為您提供了所有必要工具，使您能夠利用行業(yè)前沿技術(shù)（包括自動清除特征、手動表面修復(fù)和自動曲面包絡(luò)），輕松生成、修改和清理幾何體，為 CFD 仿真做好準(zhǔn)備。通過強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分，節(jié)省工程師的幾何體準(zhǔn)備時間。

自動可靠的高保真體網(wǎng)格劃分

受益于 Simcenter STAR-CCM+ 中的快速、可靠、可重復(fù)、高保真的自動網(wǎng)格劃分。使用最合適的網(wǎng)格劃分類型處理任何應(yīng)用，包括：

四面體

修剪過的六面體

業(yè)內(nèi)率先出現(xiàn)的多面體

二維網(wǎng)格劃分

拉伸網(wǎng)格

定向網(wǎng)格

棱柱層

推進(jìn)層

• 薄層網(wǎng)格劃分技術(shù)

在同一仿真中輕松組合多種網(wǎng)格類型，以充分提高效率。利用強(qiáng)大的全局、局部、用戶定義和自動化的網(wǎng)格控制，實(shí)現(xiàn)極高的準(zhǔn)確性和效率?；谀Ｐ秃徒鉀Q方案的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化 (AMR) 方法通過讓解決方案定義網(wǎng)格，以合理的成本提供您所需的精度。

對象運(yùn)動和移動網(wǎng)格劃分技術(shù)

Simcenter STAR-CCM+ 提供行業(yè)前沿移動網(wǎng)格劃分技術(shù)，只需單擊幾下即可進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動仿真。它為 CFD 工程師帶來了復(fù)雜的運(yùn)動建模功能。在單一環(huán)境中，Simcenter STAR-CCM+ 使您不僅能夠仿真各種物理場，還能仿真各種物體和網(wǎng)格運(yùn)動，以準(zhǔn)確捕獲物理場。借助集成的運(yùn)動模型，您可以使用嵌套網(wǎng)格劃分來仿真移動和重疊對象的實(shí)際性能，預(yù)測物體的動態(tài) 6 自由度運(yùn)動，了解多物理場相互作用，以“原封不動”地對性能進(jìn)行建模，輕松推動幾何變化以進(jìn)行設(shè)計(jì)探索，輕松預(yù)測機(jī)器旋轉(zhuǎn)/平移行為，并定義復(fù)雜的運(yùn)動，以在 CFD 軟件中準(zhǔn)確復(fù)制機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

CFD 仿真自動化和設(shè)計(jì)探索

完全集成的端到端自動化 CFD 工作流程

Simcenter STAR-CCM+ 將從 CAD 到解決方案再到優(yōu)化的整個仿真過程整合到單一的集成平臺中。SimcenterSTAR-CCM+ 以高保真幾何體處理、強(qiáng)大的自動化網(wǎng)格劃分、高效求解和富有洞察力的后處理功能為基礎(chǔ)，為計(jì)算流體力學(xué)仿真自動化提供了可靠且可復(fù)用的工作流程所需的一切。利用本機(jī)嵌入式自動化功能，您無需編寫任何自動化代碼，即可在 CFD 仿真環(huán)境中創(chuàng)建可靠且可重復(fù)的工作流程。為了充分發(fā)揮靈活性，Simcenter STAR-CCM+ 提供了 JAVA 腳本功能。記錄、調(diào)整和重復(fù)使用基于 JAVA 的宏，并將其嵌入到更大的自動化生態(tài)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜 CFD 仿真任務(wù)的自動化。借助此功能，Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠在單一、集成的 CFD 軟件環(huán)境中運(yùn)行和探索 100 多種設(shè)計(jì)。

集成式參數(shù)化設(shè)計(jì)探索

Simcenter STAR-CCM+ 為高效的參數(shù)化設(shè)計(jì)探索提供了一套強(qiáng)大的工具：確保對 CAD 模型可靠性的信心，自動生成變體，并顯示不同的設(shè)計(jì)變量組合。為了輕松了解產(chǎn)品行為，可以利用自動化 CFD 仿真工作流程對多個部件和參數(shù)進(jìn)行掃描，以對多個變體進(jìn)行仿真。使用具有行業(yè)前沿 SHERPA 優(yōu)化算法的智能設(shè)計(jì)探索插件，無需成為優(yōu)化專家，也可在較短時間內(nèi)/通過較少次數(shù)的運(yùn)行找到更出色的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) (DOE) 了解產(chǎn)品的性能與一個或多個變量的函數(shù)關(guān)系。使用隨機(jī)研究在小幅度調(diào)整輸入的情況下實(shí)現(xiàn)輸出的變化。

拓?fù)鋬?yōu)化

完全集成到 STAR-CCM+ Simcenter 中，基于伴隨算法的拓?fù)鋬?yōu)化使您能夠通過使用流程設(shè)計(jì)器找到新的高效設(shè)計(jì)。要在 Simcenter STAR-CCM+ 中運(yùn)行伴隨拓?fù)鋬?yōu)化，您需要從設(shè)計(jì)所在的包絡(luò)開始，然后定義進(jìn)出邊界。該方法無需額外費(fèi)用即可集成到 CFD 軟件中，它將去除幾何體中阻礙設(shè)定的成本函數(shù)特性的所有部分，將其轉(zhuǎn)化為實(shí)體，并反復(fù)定義可實(shí)現(xiàn)理想流路的形狀。增材制造技術(shù)的大幅提升使得流體優(yōu)化設(shè)計(jì)幾乎無懈可擊。

CFD 后處理、數(shù)據(jù)分析和可視化

集成式 CFD 數(shù)據(jù)分析

通過集成的 CFD 后處理功能，Simcenter STAR-CCM+ 允許您使用線圖、直方圖、柔性顯示屏和自定義報(bào)告來比較和交流定量結(jié)果。使用交互式環(huán)境無縫創(chuàng)建具有視覺吸引力的繪圖。利用快速傅里葉變換或相關(guān)函數(shù)等集成數(shù)據(jù)處理技術(shù)，深入洞察計(jì)算流體力學(xué)數(shù)據(jù)。使用數(shù)據(jù)聚焦技術(shù)查詢相互依賴的數(shù)據(jù)，以衡量和可視化產(chǎn)品性能。Simcenter STAR-CCM+ CFD 后處理功能專為設(shè)計(jì)探索研究量身定制，可幫助工程師在復(fù)雜的設(shè)計(jì)空間中找到理想解決方案，識別設(shè)計(jì)特征與性能之間的相關(guān)性，并快速排除不可行的設(shè)計(jì)。Simcenter STAR-CCM+ 還可以評估折衷方案，并分析設(shè)計(jì)變化對性能的影響。場景鏈接等多設(shè)計(jì)可視化功能使您可以輕松比較 CFD 軟件中的相同或不同數(shù)據(jù)集的結(jié)果。

逼真的可視化

借助前沿光線跟蹤技術(shù)，讓您的 CFD 仿真產(chǎn)生持久影響。創(chuàng)建具有逼真陰影、反射和紋理的圖像和動畫，方便更多受眾理解，并為有效的可視化提供更好的可視化提示。使用 STAR-CCM+ Simcenter，您將受益于內(nèi)置和可定制的色圖、多種逼真的照明選擇、體積數(shù)據(jù)渲染和透明度選項(xiàng)，幫助您有效地傳達(dá)復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)。使用完全嵌入到 CFD 軟件工具中的功能強(qiáng)大且易于使用的動畫技術(shù)，使您的模型栩栩如生，并輕松將仿真結(jié)果傳達(dá)給非專業(yè)的利益相關(guān)者。

虛擬現(xiàn)實(shí) CFD 仿真探索

Simcenter STAR-CCM+ 打開了創(chuàng)新之門，讓您能夠使用虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 頭盔，以人性化的方式直接與仿真進(jìn)行交互。這允許您定量查詢數(shù)據(jù)字段、掃描平面截面、生成臨界量的等值面或創(chuàng)建流線，實(shí)現(xiàn)流程的可視化。在協(xié)作環(huán)境中共同探索 CFD 仿真結(jié)果，引導(dǎo)查看者（甚至遍布全球的查看者）了解您的仿真結(jié)果，以傳達(dá)或共同發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的工程見解，并將 CFD 后處理提升到一個新的水平。

快速、靈活且可擴(kuò)展的 CFD 仿真

靈活的許可

Simcenter STAR-CCM+ 采用簡單易懂且高度靈活的許可模式。單個許可證即可解鎖所有核心的前/后處理或多物理場功能、高性能計(jì)算 (HPC) 和云使用選項(xiàng)，以及設(shè)計(jì)探索和優(yōu)化選項(xiàng)。當(dāng) HPC 資源增加時，用戶希望許可也能毫無障礙地隨之增加。Simcenter STAR-CCM+ 提供靈活且可擴(kuò)展的許可模式，讓您能夠使用無限的計(jì)算資源。

利用 GPU 加速 CFD 仿真

使用圖形處理單元 (GPU) 加速的 CFD 仿真可以持續(xù)顯著加快計(jì)算速度、節(jié)省能源和成本。通過利用 Simcenter STAR-CCM+ 中 GPU 支持的求解器加速，您可以在一夜之間運(yùn)行資源密集型高保真仿真，如大渦仿真 (LES) 或氣動聲學(xué)仿真。這使您能夠?qū)Ξ?dāng)今復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行建模，同時以成本和節(jié)能的方式加快速度。通過將現(xiàn)有的 CPU 求解器技術(shù)直接移植到 GPU 上，我們可以確保您在基于 GPU 和 CPU 的計(jì)算中獲得的結(jié)果相互一致。這使您可以在基于 CPU 和 GPU 的計(jì)算之間無縫切換，為您的 CFD 仿真選擇合適的硬件解決方案。

云端 CFD

Simcenter Cloud HPC 在 Simcenter STAR-CCM+ 中提供，可讓您即時訪問由西門子配置和管理的優(yōu)化 Amazon Web Services (AWS) 基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何額外設(shè)置。這使您能夠在云端運(yùn)行 CFD 仿真，提高靈活性和可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)按需訪問和無限容量。此外，您可以在云端自由運(yùn)行 CFD 仿真 - 無需第三方提供商或花費(fèi)時間進(jìn)行設(shè)置和訪問云端，也不需要具備云和 HPC 技術(shù)方面的專業(yè)知識。