STAR-CCM+成功应用案例.pptx

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王博士刚刚star-CCM+前处理的精彩报告,外加上午Field,gaosman教授对star系列产品的介绍,相信大家对我们的产品功能有一个全新的了解.接下来,我占用大家宝贵的时间,和大家一起分享CCM+的成功应用案例.为什么,我会方高速列车的图片在首页上呢,众所周知,近几年高速列车在国内取得飞速发展,以至于去年的网络流行词汇”被高速”了.然后高速列车方面的模拟,我很有幸知道高速力车CFD分析在中国的发展过程.,STAR-CCM+成功应用案例,西迪阿特信息科技（上海）有限公司刘俊,90年代,实验室手工阶段-头型（几何非常简单）-网格数10-100万简单定性计算,-2-,但是计算结果不足以对设计提供改进建议.所以”,00年代,蓝箭号动车组基本分析阶段,-大致外形-2-3编组-100-1000万,介于定性/定量之间,-3-,虽然高速列车的分析在中国发展较国外较晚,这也和我们的产业有关系.但是同样能再现CFD的发展历程.,10年代,精细大规模分析阶段-真实几何-8节16节编组-1000-1亿（更多）,定量及优化分析,-4-,早期自能进行简单几何,简单,物理模型的模拟,现在软件/硬件技术的发展,CFD可以.从实验室走向了工业,帮助产品设计,已经纳入产品设计流程当众,起到越来越重要的作用.CCM+就是新时代产生的,cd-adapco基于star-cd的基础上,用新的IT技术发展起来的.所在,在.1.适合分析复杂.精细的模型;从表面处理,网格生成,大规模计算2.另外,在物理模型的分析上,在解决CFD问题的基础上,还逐步往多学科方面发展.另外,在市场上已经崭露头角,已经有很好的发展势头.首先,请我们一起来看一看CFD的发展趋势:

在这里我給他分两个坐标,横坐标首先，请允许我从CFD模拟发展开始讲起我给CFD模拟发展用两条主线来表示，一是几何模型的发展，另外是物理模型的发展。

对于几何模型，10年以前当我们还用386的时候，肯定只能计算简单的几何，或简化的几何，随着计算机的发展，我们渐渐可以模拟一些相对复杂的模型，同时软件技术飞速发展，目前我们进行非常复杂的模拟，从产品系统来看，模拟从部件级，到子系统机，目前以到系统级发展，发展方向是将来的多尺度模拟。

从物理模型上来看，我们原来只模拟一些流动，渐渐的可以作传热，多项流，化学反应等，发展方向是跨学科模拟，比如流体、固体、电磁场，声音等跨学科的发展。

中间是数值算法的发展和求解器的发展，比如怎样求解更快，怎样求解多面条网格等这些技术共同推进CFD的发展，使得CFD越来越强大，同时已不仅仅是一个分析工具，更是,简单几何.,复杂模型.,流动,传热.,多相流,部件级,子系统级,系统级,不可压.层流湍流高速流动etc,传导对流.辐射etc,汽液.汽固.液固etc,化学反应器，等,化学反应（燃烧）,复杂物理模型,复杂几何模型,简化的几何.,精细模型.,CFD模拟发展,解决的物理现象也越来越多,数值算法:

稳定（Robust）,精确（accurate）,几何模型越来越复杂,多尺度,跨学科,CFDbecomemorepowerful!

-5-,快速增长的客户群,-6-,STAR系列软件航空航天企业有广大客户支持，包括航空航天整机厂商，也包括配件商。

波音，洛克菲德马丁，空客，庞马迪，美国海军，AAI无人机，普惠，NASA,英国奎奈帝克，,部分客户列表,-7-,F!

:

雷诺,Honda,配件:

denso,bosch等,部分客户列表,-8-,部分客户列表,-9-,-有的用到ccm+强大的前后处理技术,有的用到高级的物理模型.另外,继刚才所说,用来新的IT技术,所以CAE集成平台发展方面具有先天的优势:

-CFD-CAE,成功应用案例,-10-,STAR-CCM+在各行业的成功应用航空,汽车,铁路,船舶,能源动力,建筑环境,家电电子STAR-CCM+在CAE集成平台方面的成功应用CFD集成化/自动化/流程化/优化CAE集成化多物理场,今天的CFD已经成为航空飞行器研制中的一种主要的气动分析和设计工具。

CFD以其快速、经济、高效、适用面广、约束少、数据详尽等特有的优势改变了传统的气动设计方法，成为航空飞行器研制中无可替代的有力工具。

CFD技术的使用，大大减轻了风洞的负担，使风洞试验用于解决更为重要方面的问题及进行必要的验证，大大缩短了设计周期，节约了经济成本，确保了飞行器的高性能设计指标，对飞行器气动力设计方式带来了深刻的变化，产生了巨大的社会经济效益。

目前，CFD技术与风洞试验相辅相成，已成为现代飞行器气动力设计的两大重要技术手段，CFD技术在飞行器设计中的应用水平已经成为评价飞行器设计先进水平的主要标志。

在现今的美国航空领域，CFD约占气动设计工作量的70%，而风洞试验的工作量只占30%。

无论从节省研制费用、缩短设计时间出发，还是从提高设计水平出发，在本世纪，由于计算机和CFD技术的进一步发展，CFD将给气动设计带来更大的革命。

航空行业,-11-,航空行业CFD技术发展的摇篮;CFD成为航空飞行器研制的一种主要的气动分析和设计工具;CFD技术和风洞试验相辅相成,成为现代设计的两大手段;CFD减少风洞实验,美国CFD气动设计70%,风洞30%STAR-CCM+在航空工业取得广泛的应用复杂几何跨音速高超音速,验证案例1,CASE1:

RAE2822翼型跨音速绕流的数值模拟二维，24,576结构化C-grid网格马赫数M=0.729，攻角AOA=2.31，雷诺数Re=6.5e6S-A湍流模型，隐式Coupled耦合求解器,C-grid网格,Mach数云图,STAR-CCM+计算的翼型上下表面压力系数与实验值对比,-12-,验证案例2,CASE2:

ONERAM6翼型跨音速绕流的数值模拟三维，两套网格方案：

NASA六面体结构化网格、Polyhedral多面体网格马赫数M=0.839，两个攻角计算案例：

AOA=3.03、AOA=6.06k-Epsilon湍流模型，隐式Coupled耦合求解器,Polyhedral多面体网格,攻角AOA=3.03截面C（65%位置）上下表面压力系数与实验值对比,-13-,应用案例,CASE3:

高升力多段翼型亚音速绕流的数值模拟二维，六面体核心的Trimmed网格马赫数M=0.2，三个攻角计算案例：

AOA=8.01、AOA=16.21、AOA=21.29隐式Coupled耦合求解器,六面体核心的Trimmed网格,-14-,应用案例,CASE3:

高升力多段翼型亚音速绕流的数值模拟在三个攻角中，三段翼型上下表面的压力系数和实验值吻合地很好。

三段翼型上下表面压力系数与实验值对比,沿X方向的绕流速度云图,-15-,重要提示:

STAR-CCM+中Wingmesher模块自动生成翼形网格,-16-,应用案例,CASE4:

AIAADPW3整机绕流的数值模拟三维，六两个案隐式Cou,DLR-F6+FX2B整流罩,F6,面体核心的Trimmed网格例：

DLR-F6、DLR-F6+FX2B整流罩pled耦合求解器DLR-,计算出的极曲线与实验值对比六面体核心的Trimmed网格,-17-,接下来关于汽车行业的应用经验,快速性,准确性的案例.,汽车行业,早期简单的外形分析做定性的分析,中期计算能力提高数值算法得到发展真实的3D几何瓶颈:

快速生成复杂几何的网格,当前复杂精细的3D几何;而且快速计算资源:

大规模计算,高效物理模型:

瞬态模拟,DES/LES;精确CAE整合:

纳入设计流程中,-18-,空气动力学模拟经验:

模型建议,-19-,方案一：

1000万Trim网格;定常计算;k-omegaSST获得形状变更对Cd值变化的影响方案二：

3000万Trim网格;定常计算;k-omegaSST获得形状变更对Cd值详细变化的影响方案三：

3000万Trim网格;非定常计算;DES/k-omegaSST获得形状变更时Cd值、Cl值的变化,空气动力学模拟经验:

网格密度,HighReynoldsMesh,HighReynoldsSolutionNearWallSize:

11.5mmYplus=1530NumberPrismLayers:

2-3,LowReynoldsSolutionNearWallSize:

0.030.05mmYplus=15NumberPrismLayers:

11-20LowReynoldsMesh,-20-,空气动力学模拟经验:

网格尺寸,注：

低雷诺数区域：

外表面区域高雷诺数区域：

发动机舱内区域,-21-,空气动力学模拟经验:

网格尺寸,HighReynoldsMesh:

内部网格,LowReynoldsMesh:

外部网格,-22-,计算精度:

验证案例,阻力系数计算结果和实验的差别0.005甚至更小达到当前精确要求:

0.01,-23-,RenaultF1空气动力学,-24-,盲测结果：

STAR-CCM+优于对手软件,计算精度:

验证案例,2010主要的F1团队纷纷采用STAR-CCM+,DaimlerAerodynamicsdepartment和许多大型PowerFlow客户也开始使用STAR-CCM+。

SurfaceMesh,AutoRepair,SurfacePreparation,VolumeMeshGeneration,Solver,CAD,Report,ManualRepair,VolumeMesh,VolumeRepair,ManualRepair,Solver,PostResults,4:

00,4:

00,Time:

=22Hours,计算效率:

轿车外流计算,ExportSTLdata0.2,8:

00,32core,600万cell2:

004:

00,-25-,2-3天可完成一个分析！

计算效率:

发动机舱分析,一周之内完成一个分析！

-26-,STAR-CCM+可完全解决部件热分析:

应用案例,STAR-CCM+SolidModel1600万cellsThermalHeatTransferRadiation:

90万PatchesProcessors:

1,Star-CCM+FluidModel3500万cellsHeatExchangersMRFFanProcessors:

32,-27-,换热系数近壁温度,壁面温度,每时间步交换数据,乘员舱舒适性分析,分析过程和外流类似,输入CAD,生成表面网格,生成体网格,-28-,重要提示:

STAR-CCM+热舒适性分析模块（TCM）热舒适性分析向导（ThermalComfortWizard）MRT、PMV、PDD等通用评价指标,-29-,重要提示:

传热-辐射,多波段辐射/镜面反射S2S反射率,支持镜面反射基于边界指定反射率可模拟太阳能收集器,头灯,镜子等,无镜面反射结果,灯罩镜面反射辐射通量模拟,-30-,客户应用案例,-31-,客户应用案例,-32-,客户应用案例-其它应用,HVAC分析,刹车板冷却分析,气动噪音分析,除霜除雾,风扇仿真,-33-,催化器分析,进排气道分析,进排气歧管分析,-34-,客户应用案例-其它应用,客户应用案例-其它（新能源-混合动力/纯电动散热分析）,电池冷却模拟,电池系统冷却分析,-35-,铁路行业,模拟难点:

长细比很大外形结构附件较多,较复杂当前模拟要求:

优化车型结构来降低阻力降低噪音,-36-,空气动力学模拟经验:

表面处理,利用STAR-CCM+的高效的CAD处理功能、体网格生成功能以及高效的并行计算功能，下图是STAR-CCM+的高速列车外型包面、体网格效果图,-37-,重要区域的高密度网格,计算精度与网格数量的平衡考虑，采用渐变布局STAR-CCM+参数化,高效实现空间加密,Pantograph,Wake,Frontal,-38-,Air1,Air2,Air3,MaxCell,空气动力学模拟经