STAR-CCM+
Физика
1. Гидродинамика
Точный расчёт различных режимов потока (несжимаемых или сжимаемых, от дозвуковых до гиперзвуковых) на микро или макро уровне
STAR-CCM+ имеет впечатляющий набор моделей для расчёта потоков жидкости или газа.
Расчёт вхождения космического корабля NASA X-34 в атмосферу при большом угле атаки с использованием возможности адаптивной сеткой: STAR-CCM+ предлагает широкий ряд эффективных решателей для различных режимов потока, от низкоскоростного до гиперзвукового, и жидкого континуума (Изображение от TLG Aerospace).
На рисунке показан расчёт полёта самолёта F18 на больших углах атаки. Поток вокруг самолёта визуализируется с помощью линий тока, давление на плоскости представлено палитрой в оттенках серого, вихри на законцовках крыла показаны с помощью изо-поверхностей критерия Q (Q Criterion).
Воздушный поток вокруг автомобиля: на рисунке показан общий коэффициент давления в поперечной плоскости, вычислительная сетка в средней плоскости, цвет линий тока соответствует величине скорости.
Расчёт вхождения космического корабля NASA X-34 в атмосферу при большом угле атаки с использованием возможности адаптивной сеткой: STAR-CCM+ предлагает широкий ряд эффективных решателей для различных режимов потока, от низкоскоростного до гиперзвукового, и жидкого континуума (Изображение от TLG Aerospace).
STAR-CCM+ предлагает всеобъемлющие возможности для моделирования множества различных режимов потока, как стационарных, так и нестационарных, от невязких или ламинарных, переходных до полностью турбулентных потоков, сжимаемых или несжимаемых, от дозвуковых, трансзвуковых до гиперзвуковых режимов.
STAR-CCM+ имеет целый ряд различных уравнений состояния, включая идеальный и реальный газ, а также определяемое пользователем и полиномиальное задание плотности. Для неньютоновских потоков STAR-CCM+ позволяет выбирать стандартные модели, такие как Обобщенный степенной закон Гершель-Балкли (Herschel-Bulkley law), модель обобщённого потока Карро-Ясуда (Carreau-Yasuda model). Для пользователей STAR-CCM+ доступна обширная база данных материалов со стандартными свойствами материалов, а также возможность создавать и редактировать свои собственные материалы.
2. Механическая нагрузка
Уникальная модель напряжений конечного объёма (FV) в STAR-CCM+ позволяет выполнить совместный расчёт потока, тепловых условий и напряжения в единой среде.
STAR-CCM+ является единой интегрированной всеохватывающей средой для решения инженерных задач, связанных с потоком жидкостей/газов и твёрдых тел, теплопереносом и напряжением. STAR-CCM+ имеет уникальную модель напряжений конечного объёма, используемую для совместных расчётов FSI (взаимодействия твердого и жидкого тела), потока, тепловых условий и напряжения с недостаточным CPU и небольшой памятью.
Распределение температуры на сосуде под давлением.
Сопряжённый теплообмен (Conjugate Heat Transfer - CHT) относится к одновременному переносу тепла в твёрдом теле и жидкости, где проводимость в твёрдом материале и конвекция в жидкости рассчитываются одновременно. На рисунке показан расчёт турбинной лопатки NASA C3X.
Распределение температуры на сосуде под давлением.
Для твёрдых тел используются модели материалов, включающие линейно-упругие изотропные материалы, модель затухания Рэлея, а также поддерживаются различные типы границ, варьирующиеся от простого смещения до давления под углом. Интерфейсы с контактным воздействием могут иметь типы контакта «скрепление» и «без трения», позволяющие повысить точность расчёта.
Также STAR-CCM+ предоставляет для твёрдых тел возможность запускать явную или неявную схему расчёта FSI, расчёт FSI с небольшим смещением и расчёт FSI с большим смещением без привлечения третьих кодов и необходимости отображения (переноса) файлов.
Механические свойства твёрдых тел доступны для совместного расчёта при выборе модели напряжений в твёрдом теле (Solid Stress model). Одностороннее сопряжение включается с помощью опции экспорта, а двустороннее – опции экспорта и импорта.
3. Теплоперенос
Точный и эффективный расчёт теплопереноса для различных областей промышленности и сфер применения.
Точный и эффективный расчёт теплопереноса является ключевым требованием для целого ряда промышленностей. Каждый день наши пользователи успешно применяют STAR-CCM+ для анализа теплопереноса в самых разнообразных областях применения, от управления тепловым комфортом в зданиях и до охлаждения газотурбинных установок.
Расчёт излучения «от поверхности к поверхности»: STAR-CCM+ является эффективным и точным инструментом, помогающим выявить проблемы и сосредоточиться на тепловых решениях, включая расчёт теплопроводности, излучения, конвекции и сопряжённого теплообмена.
Тепловой расчёт кабины автомобиля: теплоперенос в кабине авто можно рассчитать с помощью создания виртуального прототипа на стадии разработки продукта.
Тепловой расчёт и управление тепловым комфортом.
Расчёт излучения «от поверхности к поверхности»: STAR-CCM+ является эффективным и точным инструментом, помогающим выявить проблемы и сосредоточиться на тепловых решениях, включая расчёт теплопроводности, излучения, конвекции и сопряжённого теплообмена.
Сопряжённый теплообмен (Conjugate Heat Transfer – CHT)
Расчёт переноса тепла от твёрдых тел и жидкостей в пределах одного моделирования позволяет повысить точность результатов, а также сократить сроки выполнения работы. Технологии построения сеток STAR-CCM+ являются ключевым фактором точного анализа СНТ, позволяя автоматически создавать согласованные сетки как для твёрдых тел, так и для жидких сред без необходимости отображения (переноса) данных или интерфейсной интерполяции.
Для тонких твёрдых тел STAR-CCM+ имеет опцию замены твёрдых тел оболочкой с нулевой толщиной. Эти твёрдые оболочки позволяют исследовать теплопроводность конструкции без необходимости измельчения сеткой всей толщины. Такая возможность значительно экономит время как на этапе сеточного построения, так и на этапе решения.
Излучение
STAR-CCM+ имеет полный набор инструментов для моделирования теплообмена излучением, от простой модели излучения «от поверхности-к-поверхности» до модели дискретных ординат (Discrete Ordinate Method – DOM) для моделирования процессов в средах, взаимодействующих с излучением (участвующих сред).
Модель излучения STAR-CCM+ «от поверхности к поверхности» охватывает широкий ряд различных областей применения и включает в себя модели излучения серого тела и многополосного излучения. Для моделирования солнечного излучения STAR-CCM+ предлагает специальную модель, включающую вычислитель солнечной нагрузки (Solar Loads Calculator), который автоматически рассчитывает источник солнечной энергии на основе географического местоположения и времени/даты. При взаимодействии с твёрдыми телами и границами модель излучения может использоваться для прозрачных, частично прозрачных объектов и зеркального отражения.
4. Модель Эйлеровой многофазности
Широкие возможности модели Эйлеровой многофазности позволяют рассчитать любую физику, от смешивающихся плоскостей до свободных поверхностей, от реакций до образования льда
Хотя модель Эйлеровой многофазности сама по себе является отдельной самостоятельной моделью, она включает в себя ряд других моделей, таких как модель объёма жидкости (VOF), модель жидкой плёнки (Fluid Film), модель дисперсной многофазности (Dispersed Multiphase Model).
Корпус судна без руля управления в мелких волнах (Рисунок KCS Marine). Расчёт движения тела под действием сил и моментов выполнен в единой интегрированной среде STAR-CCM+.Корпус судна без руля управления в мелких волнах (Рисунок KCS Marine). Расчёт движения тела под действием сил и моментов выполнен в единой интегрированной среде STAR-CCM+.
STAR-CCM+ имеет проверенные технологии решения реальных задач, например рассеивание загрязняющих веществ на заводе. Задачу можно решить как с помощью стационарного, так и нестационарного расчёта.
Расчёт динамического взаимодействия жидкости и твёрдого тела (Dynamic Fluid Body Interaction - DBFI) на примере большого грузового судна: единая интегрированная среда STAR-CCM+ позволила плавно смоделировать движение тела под действием сил и моментов.
Корпус судна без руля управления в мелких волнах (Рисунок KCS Marine). Расчёт движения тела под действием сил и моментов выполнен в единой интегрированной среде STAR-CCM+.Корпус судна без руля управления в мелких волнах (Рисунок KCS Marine). Расчёт движения тела под действием сил и моментов выполнен в единой интегрированной среде STAR-CCM+.
Модель многофазности Эйлера
Модель Эйлеровой многофазности (Eulerian Multiphase - EMP) применяется для расчёта задач с непрерывными и взаимопроникающими текучим средам, а не с теми, что носят дискретный характер. Как правило, в таких задачах одна фаза представляет собой нерешенные смоделированные капли или пузырьки внутри другой фазы. Взаимодействие фаз может осуществляться как на уровне сопротивления и подъёмных сил, действующих между ними, так и на уровне тепло - и массообмена, например, меж - и внутри-фазовые реакции, а также пристеночное и объёмное кипение.
Потоки дисперсных частиц также могут рассчитываться как Эйлерова фаза, например, для таких случаев, как гранулированные потоки в реакторах с псевдоожиженным слоем. Для ограниченных гранулированных потоков доступна модель силы давления на твёрдое тело (Solid Pressure Force model), а модель S-Gamma позволяет смоделировать распределение частиц по размеру.
Модель объёма жидкости (Volume of Fluid – VOF)
В рамках модели Эйлеровой многофазности STAR-CCM+ также имеет модель объёма жидкости (Volume of Fluid – VOF), которая используется для расчёта несмешивающихся свободных поверхностей, например, в случае образования волн вокруг корпуса судна (и, как следствие, сопротивления) или снарядного потока в трубе. Модель VOF позволяет определить волны VOF, которые затем используются для инициализации расчёта VOF и обеспечения подходящих профилей на границах, что значительно упрощает настройку таких задач. Эти волны могут быть накладывающимися, что позволяет моделировать любой сценарий.
Модель жидкой плёнки (Fluid Film Model)
Модель жидкой плёнки (Fluid Film model) позволяет моделировать жидкие плёнки на поверхности Вашей геометрии. Как правило, модель используется для расчёта загрязнения автомобиля, (анти-) обледенения самолёта, образования масляных плёнок на внутренних поверхностях автомобильных двигателей и газовых турбин, систем охлаждения распылением, струйных принтеров. Жидкая плёнка может взаимодействовать с другими фазами, например, при соударении с каплями лагранжевых и дисперсных фаз, а также испарять капли при отслаивании плёнки. Модель также позволяет смоделировать конденсацию, испарение и кипение плёнки.
Дисперсная многофазность (Dispersed Multiphase - DMP)
В новой версии STAR-CCM+ v9.02 в модель Эйлеровой многофазности добавлена новая модель многофазности – модель дисперсной многофазности (Dispersed Multiphase model – DMP). Модель позволяет рассчитать такие задачи, как противообледенительная защита самолёта, загрязнение и взаимодействие с водой транспортного средства, для которых ранее требовалась модель многофазности Лагранжа (Lagrangian Multiphase - LMP). Модель дисперсной многофазности – это лёгкая, вычислительно эффективная модель, которая обычно используется для моделирования мелких капель воды или дождя во влажном набегающем потоке воздуха до их столкновения с транспортным средством или другим объектом. При этом капли рассматриваются как непрерывная фоновая фаза, накладываемая на основной однофазный поток. В результате получается модель, которая гораздо менее вычислительно затратна по сравнению с моделью Лагранжа, и для которой не требуются полностью вся физическая функциональность Эйлеровой многофазности (Eulerian Multiphase – EMP).
В дополнение к комплексной физике модели Эйлеровой многофазности (Eulerian Multiphase Model) простота использования усовершенствованных настроек для сложных задач с многофазностью делают STAR-CCM+ предпочтительным инструментом для решения задач такого рода.
5. Метод Лагранжа / Метод дискретных элементов
Обширные возможности модели многофазности Лагранжа (Lagrangian Multiphase Model) и метода дискретных элементов (Discrete Element Model) упрощают процесс моделирования потока частиц
STAR-CCM+ предлагает ряд различных опций для расчёта потоков с твёрдыми частицами, пузырьками газа или каплями жидкости.
Расчёт пистолета-распылителя для покрытия таблеток оболочкой с учётом сложных процедур распада и слияния капель. Многофазное моделирование выполнено компанией Manestry.
STAR-CCM+ имеет модель дискретных элементов (Discrete Element Modeling - DEM) для расчёта отдельных частиц, таких как грязь и налёт. Метод DEM особенно подходит для моделирования сыпучих материалов и эксплуатационного оборудования, например, шахтёрского грузовика.
Расчёт пистолета-распылителя для покрытия таблеток оболочкой с учётом сложных процедур распада и слияния капель. Многофазное моделирование выполнено компанией Manestry.
Модель многофазности Лагранжа
Модель многофазности Лагранжа STAR-CCM+ является идеальным инструментом для исследования перемещения большого числа дисперсных частиц, например, в жидких спреях.
Модель многофазности Лагранжа доступна как для стационарных, так и нестационарных расчётов и имеет ряд дополнительных моделей, позволяющих повысить точность и реалистичность моделирования. К таким моделям относятся: сила сопротивления, кулоновские силы, массоперенос, химические реакции между частицами и излучение, распад и измельчение капель, столкновение и слияние частиц. Пользователь полностью управляет поведением частицы при её соударении о стенку – в таких расчётах, как правило, используется модель взаимодействия Bai-Gosman, а также модель образования жидких плёнок.
Метод дискретных элементов (Discrete Element Model – DEM)
Метод DEM может использоваться для моделирования движения большого числа взаимодействующих дискретных объектов (частиц), например, гранулированного потока, частиц пищи, порошкообразного металла, таблеток или капсул, пшеницы или травы. STAR-CCM+ - это первый коммерческий инструмент для инженерного моделирования с возможностью DEM, который полностью сопряжён с численным расчётом потока в единой среде программного обеспечения.
Метод DEM отличается от модели Лагранжа тем, что рассчитывает взаимодействующие частицы с произвольной формой.
STAR-CCM+ позволяет моделировать основные сферические частицы, произвольные композиты или слипшиеся частицы, которые могут принимать любую форму и образуются из нескольких примитивных сферических частиц. Композитные частицы являются твёрдыми телами, а слипшиеся частицы могут деформироваться и распадаться за счёт связей между отдельными сферами.
STAR-CCM+ имеет инструменты для автоматического создания композитных частиц из CAD, например, из отсканированного определения щебня или из определения таблетки в CAD.
Помимо модели многофазности Лагранжа доступен ряд моделей для расчёта сопротивления частиц, а также теплообмена частиц, включая модель меж-частичной теплопроводности.
6. Химические реакции
STAR-CCM+ предлагает большой выбор моделей реагирующих потоков, включая детализированные модели химических реакций в газовой фазе, на поверхности, а также химии частиц.
Процесс горения представляет собой реагирующий поток, в котором составные элементы многокомпонентной текучей среды вступают в химическую реакцию друг с другом. Реагирующие потоки применяются в самых разнообразных областях промышленности. Правильное понимание поведения реагирующих потоков необходимо для получения необходимого процесса горения, контура пламени и температуры.
Процесс горения IC
Процесс горения IC
STAR-CCM+ предлагает полный набор моделей реагирующего потока, позволяющего правильно и эффективно смоделировать процесс горения, с детализированными моделями химических процессов в фазе газа, на поверхности и химией частиц.
STAR-CCM+ имеет целый ряд моделей, совместимых с моделями турбулентности RANS, DES и LES, для расчёта следующего ряда сценариев горения:
-
Горение смеси с предварительным перемешиванием, частичным смешиванием и неперемешанной смеси
-
Современнейшая технология горение угля и биомассы
-
Связка с DARS-CFD для расчёта комплексной химии
-
Горение многофазных, переходных неустойчивых потоков, а также горение LES
В STAR-CCM+ доступны следующие виды моделей горения:
-
Модель разрушения вихрей (Eddy Break-Up – EBU) в трёх вариантах: стандартная, с гибридной кинетикой и смешанной временной шкалой
-
Модель гомогенного реактора (Homogeneous Reactor Model): эта модель включает в себя подробное описание химии, а также возможность выбирать химию на поверхности для расчёта реагирующих (реактивных) поверхностей
-
Модель когеретного пламени (Coherent Flame Model – CFM): моделирование пламени предварительно перемешанной смеси, где топливо и окислитель полностью перемешиваются до попадания в расчётную область
-
Предполагаемая функция плотности вероятностей (Presumed Probability Density Function - PPDF): эта модель использует предполагаемое распределение вероятностей для представления турбулентных пульсаций в реагирующем потоке с помощью нескольких параметрических переменных
-
Модель утолщенного пламени (Thickness Flame Model – TFM), которая в первую очередь используется в расчётах LES-горения
Помимо полного охвата всех возможных моделей горения STAR-CCM+ отличается лёгкостью в использовании, позволяя без труда установить сложные химические реакции и смоделировать сложную геометрию камеры сгорания. Всё это делает STAR-CCM+ предпочтительным инструментом для расчёта задач с горением.
7. Электрохимия
Моделирование будущего! Непрерывный расчёт модуля батареи
STAR-CCM+ предлагает инструменты моделирования, которые помогают понять свойства и поведение литий-ионных электродных материалов. Электродные активные материалы, а особенно катодные активные материалы, как правило, являются наиболее дорогостоящими компонентами элемента литий-ионной батареи, поэтому понимание их свойств и поведения имеет решающее значение для производителей батарей.
Расчёт модуля батареи с 6 элементами в STAR-CCM+. Для моделирования межэлементных соединителей использовались призматические ячейки и метод омического нагрева. На рисунке показано распределение температуры на батарейном блоке и на линиях тока воздушного потока.
Анализ распределения температуры на модуле батареи из 84 элементов: 42 элемента соединены последовательно, и два ряда элементов соединены в параллель. Пластина с охлаждающей жидкостью помещается на эти ряды (Изображение ASCS, Stuttgart и Behr).
Расчёт модуля батареи с 6 элементами в STAR-CCM+. Для моделирования межэлементных соединителей использовались призматические ячейки и метод омического нагрева. На рисунке показано распределение температуры на батарейном блоке и на линиях тока воздушного потока.
Возможность моделировать микро-структуру электрода и рассчитывать его электрохимические реакции помогает определить качество и мощность разработанной конструкции батареи. Например, можно определить кривизну пористого электрода и рассчитать или параметризировать размер и распределение частиц, которые являются ключевыми факторами электрода.
8. Электромагнетизм
Моделирование будущего! Непрерывный расчёт модуля батареи
Одновременный расчёт электромагнитного поля и потока с помощью моделей электродинамики, электростатики и магнитного потенциала STAR-CCM+
Электродвигатель в разобранном виде. Код STAR-CCM+ позволил смоделировать процесс принудительного воздушного охлаждения. На рисунке показано распределение температуры на поверхности, а также созданная многогранная сетка.
Расчёт двигателя с помощью SPEED. Изображение используется для маркетинговых целей.
Электродвигатель в разобранном виде. Код STAR-CCM+ позволил смоделировать процесс принудительного воздушного охлаждения. На рисунке показано распределение температуры на поверхности, а также созданная многогранная сетка.
С моделями электрического и магнитного поля STAR-CCM+ является единственно необходимым инструментом для расчёта широкого круга задач, где взаимодействие между электрическим, магнитным полем и потоком имеет решающее значение для успешной разработки электрических устройств и их систем охлаждения.
Модель электродинамического потенциала может использоваться для расчёта электрических токов, а модель электростатического потенциала помогает рассчитать электростатические эффекты. Модель магнитного векторного потенциала используется для моделирования магнитных полей и может применяться вместе с моделью электродинамического потенциала.
9. Турбулентности
Полное понимание турбулентности за счёт обширного набора моделей
Основным требованием для точного моделирования текучего потока является правильно выбранный метод расчёта турбулентности. С этой целью STAR-CCM+ предоставляет обширный ряд современнейших моделей турбулентности.
Для анализа аэродинамики футбольного мяча Wilson использовался программный код STAR-CCM+, позволивший понять влияние боковой силы. На рисунке показаны линии тока в волновом следе за футбольным мячом.
STAR-CCM+ не имеет себе равных в способности быстро и эффективно рассчитывать самые сложные геометрии. На рисунке показано отображение в STAR-CCM+ сложного режима потока в результате использования реверсивного устройства бизнес-самолёта во время полёта.
Совместный DES FSI-расчёт грузовика с помощью связки кодов STAR-ABAQUS.
Для анализа аэродинамики футбольного мяча Wilson использовался программный код STAR-CCM+, позволивший понять влияние боковой силы. На рисунке показаны линии тока в волновом следе за футбольным мячом.
Модели RANS включают в себя: модель Спаларта-Аллмараса (Spalart-Allmaras), ряд моделей K-Epsilon, модели вихревой вязкости k-omega Standard и SST, а также две модели напряжений Рейнольдса (Reynolds Stress). Для задач с ламинарно-турбулентным переходом STAR-CCM+ предоставляет возможность использовать модель Gamma-Re-Theta.
Если пользователю необходимо получить более точное описание структуры турбулентного потока, например, при исследовании аэроакустики, STAR-CCM+ предлагает ряд опций для расчётов LES и DES. Для расчётов LES доступны модель Смагоринского (Smagorinsky), динамическая модель Смагоринского (dynamic Smagorinsky) и модель WALE (Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity – локальная модель вихревой вязкости, адаптированная для пристеночных течений). Для расчётов DES доступны две модификации метода DES: Задержанный DES (Delayed DES) и Improved Delayed DES (метод DDES с улучшенным пристеночным LES-моделированием). Эти модели доступны как для модели Спаларта-Аллмараса (Spalart-Allmaras), так и для k-omega SST. Наконец, для расчётов LES и DES доступен метод синтетических вихрей (Synthetic Eddy Method) для определения реалистичных граничных условий входящего потока.
10. Аэроакустика
Эффективный процесс разработки бесшумных конструкций
Расчёт источника шума внутри системы становится всё более важным шагом в процессе разработки конструкции. STAR-CCM+ имеет гибкий набор инструментов для исследования аэроакустики, от стационарных методов до прямого численного расчёта с использованием метода LES и модели распространения звука в дальние зоны (на бесконечности).
Расчёт удара люка в крыше автомобиля и акустического сопротивления гибкой конструкции: шум от удара люка вызван нестационарным обтеканием люка в открытом состоянии, взаимодействующего с панелью крыши, и распространением звука к пассажирам транспортного средства.
Аэроакустика системы вентиляции и кондиционирования: методы расчёта вибро-акустики и аэро-акустики могут быть объединены для расчёта комплексных аэро-вибро-акустических задач, например, расчёт системы вентиляции и кондиционирования HVAC.
Расчёт удара люка в крыше автомобиля и акустического сопротивления гибкой конструкции: шум от удара люка вызван нестационарным обтеканием люка в открытом состоянии, взаимодействующего с панелью крыши, и распространением звука к пассажирам транспортного средства.
Стационарные модели
Стационарные модели могут использоваться на начальном этапе процесса разработки для определения возможных источников шума и способов их устранения ( уменьшения). STAR-CCM+ предоставляет осесимметричные модели источника шума Curle, Proudman и Goldstein, которые могут использоваться в расчётах RANS. Линеаризованное уравнение Эйлера (Linearized Euler equation - LEE) и модель источника шума Lilley доступны для расчёта синтезированных колебаний – генерация и излучение стохастического (белого) шума (SNGR).
Прямой расчёт
Для прямого расчёта источников шума в ближней зоне STAR-CCM+ имеет набор инструментов, позволяющих проанализировать полученные результаты. К таким возможностям относятся точечное, линейное и поверхностное преобразование Фурье (FFT), наборы функций амплитуды и частоты, обратное FFT, полосно-пропускающие и полосно-заграждающие фильтры, спектральный анализ с двумя точками.
Распространение звука в дальние зоны
Для исследования источников шума, распространяющих звук в дальние зоны, STAR-CCM+ предлагает ряд различных методов. В STAR-CCM+ имеется возможность использовать интегрированную модель Ffowcs Williams-Hawkings. Кроме того, программа позволяет экспортировать данные в другие коды исследования источников шума с распространением звука в дальние зоны с интеграцией с FFT ACTRAN, LMS Virtual.Lab.Acoustics и VA-One от ESI.
Аэро-вибро-акустика
Аэро-вибро-акустика связана с исследованием шума и вибраций, проходящих через конструкцию вследствие возмущений нестационарного потока вдоль поверхности конструкции.
STAR-CCM+ позволяет выполнять расчёт текучих переходных и сжимаемых потоков, как правило, с помощью моделей отсоединённых вихрей (Detached Eddy Simulation - DES) или больших вихрей (Large Eddy Simulation – LES). А реакции конструкции на вибро-акустическое воздействие текучего потока можно смоделировать с помощью объединения вибро-акустических методов, которые включают в себя анализ конечных элементов (Finite-Element Analysis) и статистический анализ энергии (Statistical Energy Analysis).
Для расчёта распространения звука в дальние зоны и аэро-вибро-акустики STAR-CCM+ может быть интегрирован с FFT ACTRAN, LMS Virtual.Lab.Acoustics, VA-One от ESI, SEAM от Cambridge Collaborative и SIMULIA Abaqus от Dassault Systemes.
STAR-CCM+ имеет усовершенствованные инструменты пост-процессинга результатов, которые также могут показывать взаимодействие потока и акустические неустойчивости. Для этого существуют графики давления P, среднего давления в каждой точке, вычтенного из давления жидкости и акустического давления.
11. Взаимодействие жидкости и твёрдого тела
Расчёт взаимодействия жидкости и твёрдого тела (Fluid Structure Interaction - FSI) в едином пакете STAR-CCM+ со встроенным решателем напряжений в твёрдом теле конечного объёма
STAR-CCM+ даёт возможность выполнять расчёт FSI, исследование взаимодействия твёрдого тела с окружающей его жидкой средой в пределах одного пакета, имеющего уникальную модель напряжений в твёрдом теле конечного объёма. Кроме того, STAR-CCM+ предлагает прямое, полностью согласованное сопряжение для расчётов FSI в рамках совместного моделирования с Abaqus FEA.
Гибкое крыло: Точность вычислительных расчётов аэроупругости имеет решающее значение для разработок будущего, являясь двигателем инноваций и приводя к инженерному успеху. Связка кодов STAR-CCM+ и Abaqus FEA позволила незаметно интегрировать расчёт аэроупругости в процесс разработки.
Расчёт динамического взаимодействия жидкости и твёрдого тела в STAR-CCM+; нагрузки жидкости на твёрдую конструкцию судна передаются в Abaqus «на лету».
Совместный DES FSI-расчёт грузовика с помощью связки кодов STAR-ABAQUS.
Гибкое крыло: Точность вычислительных расчётов аэроупругости имеет решающее значение для разработок будущего, являясь двигателем инноваций и приводя к инженерному успеху. Связка кодов STAR-CCM+ и Abaqus FEA позволила незаметно интегрировать расчёт аэроупругости в процесс разработки.
Задачи FSI традиционно решаются с помощью связки программных кодов CFD и FEA. Такая связка может быть прямой или непрямой, STAR-CCM+ позволяет выполнять сопряженные расчёты как с использованием, так и без использования дополнительного FEA кода. Прямое сопряжение кодов означает прямую передачу результатов на уровне временного шага/внутренних итераций (совместное моделирование), в то время как непрямое сопряжение – передачу с помощью обмена файлами (отображение, перенос данных). Для задач с деформацией и изменением формы элементов STAR-CCM+ предлагает инструменты деформации сетки.
STAR-CCM+ имеет полностью интегрированный решатель напряжений в твёрдом теле конечного объёма, исключающий необходимости отображения (переноса) данных или совместного расчёта. STAR-CCM+ также позволяет выполнять полностью сопряжённые расчёты FSI с SIMULIA Abaqus Unified FEA.
Области применения модели FSI различны: расчёт флаттера крыла, охлаждение двигателя, выплескивание из топливного бака, аквапланирование, охлаждение лопаток, деформация чипа, расчёт лопаток ветровых турбин, системы кровообращения и дыхательной системы, слеминг морских судов.
