top of page

STAR-CCM+

Технологии

1. Автоматизация

 

Автоматизированный повторяющийся рабочий процесс для простого исследования всего пространства проектных решений

Программный код STAR-CCM+ позволяет с лёгкостью автоматизировать каждый шаг вычислительного процесса, обеспечивая повторяемость процесса и стабильность результатов. Пользователи имеют возможность записывать и воспроизводить оптимальные решения, а также сохранять настройки расчёта в виде шаблонных файлов.

STAR-CCM+ использует мощь Java, чтобы предоставить своим пользователям полный контроль над всеми возможностями программы. Этот единый язык написания скриптов позволяет автоматизировать процесс настройки параметров, создания геометрии, построения сеток, запуск расчёта и пост-процессинг, а также записывать свои собственные пользовательские панели и приложения.

Помощник моделирования Simulation Assistant является идеальным инструментом для выполнения моделирования новыми или неопытными инженерами, а также для повторного воспроизведения случаев с оптимальным решением. Инструмент позволяет использовать специально разработанный пошаговый подход, сопровождая инженера на каждом этапе моделирования, обеспечивая получение высококачественных результатов.

2. Высокопроизводительные вычисления

Эффективное использование всех вычислительных ресурсов

Независимо от применяемой вычислительной системы, будь то одна рабочая станция или специально отведённый вычислительный кластер, STAR-CCM+ обеспечивает эффективное использование всех вычислительных ресурсов на каждом этапе процесса моделирования, начиная с создания сеток и заканчивая пост-процессингом.

Параллельное построение сеток

Традиционный способ последовательного построения объёмных сеток не очень хорошо подходит для обычных вычислительных кластеров, т.к. для генерации необходим один узел с большим объёмом памяти. STAR-CCM+ имеет специальную технологию параллельного построения сеток, позволяющую использовать всю мощь узлов вычислительных кластеров для генерации сеток. Технология доступна для создания многогранных и усечённых сеток, обеспечивая гораздо более эффективное использование кластерного оборудования и неразрывность всех процессов моделирования, от построения сеток и до решения.

Использование параллельных файловых систем

По мере роста объёмов моделирования увеличивается размер файлов моделирования. Чтобы работа с файлами не стала обременительной, STAR-CCM+ предлагает использование параллельных файловых систем, сводящее к минимуму время считывания и записи файлов. Скорость параллельного канала ввода/вывода (I/O – Input-Output) выше последовательного в 3 раза. STAR-CCM+ поддерживает параллельные файловые системы PanFS, Lustre и GPFS.

Скорость решения

Время, затраченное в STAR-CCM+ на решение, имеет решающее значение для пользователей и, соответственно, каждая версия кода проходит проверку на HPC системах. Команда разработчиков CD-adapco постоянно работает над разработкой новых возможностей и усовершенствований, снижающих время расчёта. Среди партнёров CD-adapco имеется множество поставщиков оборудования, а постоянный процесс оптимизации обеспечивает оптимальную работу STAR-CCM+ на самых современных вычислительных системах.

Виды лицензирования

С повышением производительности вычислительных машин стоимость оборудования снижается. Подход к лицензированию STAR-CCM+ позволяет в полной мере использовать имеющиеся вычислительные ресурсы, нарушая связь между ценой программного обеспечения и числом процессоров. Революционная система лицензирования Power-Session позволяет запускать STAR-CCM+ на неограниченное число ядер по фиксированной стоимости. Power-On-Demand обеспечивает полностью гибкие вычисления с оплатой по часам использования, а не по числу процессоров и ядер. Это означает, что лицензия доступна по мере необходимости на кластере пользователя или с использованием "рассеянных" (облачных) компьютерных ресурсов ("cloud computing"). Оба вида лицензий позволяют максимизировать рентабельность инвестиций в моделирование за счёт снижения стоимости расчёта.

3. Усовершенствованные возможности построения сеток

Сократи время подготовки геометрии и построения сеток с нескольких месяцев до нескольких часов

За счёт использования инструментов ручной и автоматической подготовки поверхности, а также современнейшей технологии построения многогранных и усечённых сеток STAR-CCM+ обеспечивает оптимальный баланс между пользовательским управлением моделированием и автоматизацией.

Технология построения сеток в STAR-CCM+

STAR-CCM+ использует специальную пошаговую методологию, обеспечивающую лёгкую и надёжную автоматизацию всех процессов, от начальной геометрии до построения сеток. Каждый шаг в процессе создания сетки может быть выполнен в последовательности, или самостоятельно, с общим набором параметров пользователя. Автоматизированный процесс создания сетки может быть осуществлен в интерактивном и пакетном режиме или дистанционно.

Полный набор инструментов для подготовки поверхности

STAR-CCM+ дает пользователям выбор и гибкость при подготовке поверхностей для объёмной сетки. Обширный набор операций доступен для подготовки поверхности, включая: диагностику ошибок, добавление или удаление из тела различных элементов, топологическую идентификацию, возможность упрощения модели, Булевы операции и операции «впечатывания» на триангулированных поверхностях.

Минимизация времени на подготовку с автоматическим восстановлением целостности поверхности

Революционная и непревзойденная технология восстановления целостности поверхности STAR-CCM+ позволила пользователям сократить время подготовки поверхности на несколько порядков. Если раньше генерация поверхностной сетки высокого качества могла занять несколько недель, с STAR-CCM + это занимает считанные минуты. Полностью автоматическая и с возможностью надежно обрабатывать самые сложные геометрии и большие конструкции, она по праву заслужила репутацию лучшей в своём деле.

Гибкий выбор объёмной сетки

STAR-CCM+ предлагает широкий ряд технологий построения объёмных сеток, в том числе инновационные многогранные сетки и усечённые шестигранные сетки. Для задач с несколькими расчётными областями, например, сопряжённый теплообмен и взаимодействие твёрдого тела с жидкостью, имеется возможность автоматического создания полностью согласованных сеток. Надёжная генерация призматических слоёв обеспечивает точный захват пограничных слоёв. Также доступен ряд специализированных сеток, включающих в себя генерирование призматических элементов для тонкостенных объектов, создание обобщенных цилиндрических сеток и граничную экструзию (растягивание).

4. Многопрофильность STAR-CCM+

Расчёт полной системы с использованием расширенных мульти-физических возможностей

STAR-CCM+ предоставляет широкий ряд проверенных физических возможностей, охватывающих множество областей применения, и использует междисциплинарный подход к решению реальных задач из жизни. Единая интегрированная среда STAR-CCM+ позволяет исследовать физические явления как в полной взаимосвязи, так и независимо друг от друга.

Как бы Вы это не называли, многопрофильность, мульти-физика, моделирование систем или совместное моделирование, уже на протяжении многих лет в центре внимания продукции CD-adapco лежит принцип «комплексного представления задачи».

Существует множество примеров многонаправленности моделирования в STAR-CCM+, например, электро-химия (для расчёта батарей), электро-намагничивание, аэро-вибро-акустика, обледенение, литьё, химия, горение, моделирование дискретных элементов, многофазность, динамическое взаимодействие твёрдого тела и жидкости, теплообмен, взаимодействие жидкости с твёрдым телом, оптимизация конструкции и т.д.

Каждая из этих направленностей и возможностей реализуется на основе моделирования полных систем, а не простого сочетания физических моделей для расчёта отдельных элементов системы.

5. Метод гармонического баланса

Метод гармонического баланса: оптимальный баланс между вычислительными затратами и точностью

Хотя потоки в турбомашинах по своему характеру нестационарны вследствие относительного движения роторов и статоров, нестационарное решение таких задач требует большие вычислительные затраты и часто не подходит для коротких циклов разработки. Метод гармонического баланса (Harmonic Balance – HB) является эффективным метод с точки зрения вычислительных затрат, и в то же время позволяющим исследовать нестационарный характер потока.

Профиль давления на осевом многоступенчатом компрессоре: решение методом HB позволяет получить инженерные результаты для нестационарных явлений до 10 раз быстрее, чем при полностью нестационарном решении. Таким образом, это эффективный с точки зрения вычислительных затрат и точный метод расчёта производительности компрессора.

Метод гармонического баланса является абсолютно новым вычислительным методом, предлагающим наилучшее решение специально для периодически изменяющихся потоков. Метод HB применяется для сжимаемых течений в различного рода расчётах, от аэродинамики и до взаимодействия акустических волн ‘от лопатки к лопатке’ в таких устройствах, как компрессоры, турбины, вентиляторы и ветровые установки. Метод гармонического баланса является малозатратным, точным и эффективным способом исследования нестационарных потоков.

Метод гармонического баланса в STAR-CCM+
 

Решение методом HB в STAR-CCM+ позволяет получить инженерные результаты для нестационарных явлений до 10 раз быстрее, чем при полностью нестационарном решении. Причём вычислительные затраты таких расчётов не зависят от количества исследуемых лопаток, и требуется только одна расчётная сетка. Использование метода гармонического баланса помогает без труда извлечь данные по аэродинамической устойчивости, а также рассчитать взаимодействие лопаток.

6. Накладывающиеся сетки

Возможность наложения сеток позволяет решать задачи из обширного ряда областей применения

Внедрённая в STAR-CCM+ технология построения перекрывающихся сеток является качественно новой технологией, которая позволяет без труда наиболее точно смоделировать относительное движение между объектами.

Последние 30 лет возможности инженеров по численному моделированию движения и взаимодействия нескольких объектов в динамически меняющейся текучей среде было существенно ограничено необходимостью создавать пересекающиеся сеточные модели этих объектов. Но не только это ограничение превратило процесс моделирования движения в трудоёмкую работу вручную. Ситуация дополнительно усложнялась при «тесном» взаимодействии объектов или при экстремальных режимах движения некоторых из них.

Программный код STAR-CCM+ навсегда изменил ситуацию введением новой возможности наложения сеточных моделей. Наложение сеток (зачастую называемыми «перекрывающимися» (overlapping) «химерами» (chimera)) позволяет пользователю создавать отдельную сеточную модель для каждого движущегося объекта, которая затем может перемещаться по фоновой, общей сетке расчёта. Данная технология полностью совместима со всем диапазоном возможностей в STAR-CCM+ для неструктурированных сеток. Более нет необходимости волноваться об искажении сеток при взаимодействии. Наложение сеток дает в руки инженера механизм моделирования действительного движения объекта.

Технология перекрывающихся сеток может использоваться при параметрическом моделировании, в стационарных и нестационарных расчетах, при изменениях положения тел или замене тел для проектирования объектов с множеством элементов.

7. Движение

Расчёт неограниченных сценариев с относительным движением компонентов

STAR-CCM + имеет полный набор инструментов для эффективного моделирования движения для любого класса задач, которые вы бы хотели рассчитать, будь то относительное движение между частями тормозной системы, поезда метро, проходящего через станции, надувной подушки безопасности или вычисление траектории капли и местоположения спасательной шлюпки.

Эти технологии включают в себя:

Подвижную систему отсчета

Подвижная система отсчёта упрощает решение нестационарных задач с относительным движением объектов эффективной стационарной аппроксимации, при этом сокращая время работы на несколько порядков. При правильном использовании результаты приблизительно те же, что и в более дорогих вычислительных расчетах.

Движение твердого тела (скользящую сетку):

Позволяет вращать части и/или перемещать их относительно друг друга, получая точные данные потока по времени, включая воздействие переходных взаимодействий между компонентами.

Деформирование сетки

Возможность деформирования сетки позволяет смоделировать более сложное произвольное относительное движение за счёт перераспределения узлов сетки. Эта возможность может использоваться для моделирования случаев, где элементы деформируют и изменяют форму, а также для расчёта взаимодействия твёрдого тела с текучей средой FSI.

Перекрывающиеся сетки

Перекрывающиеся сетки (химеры) позволяют объектам свободно перемещаться по расчетной области, не будучи искусственно сдерживаемыми ею. Для таких случаев используются отдельные перекрывающиеся сетки, фоновая сетка и адаптивная сетка вокруг интересующей геометрии. Тогда корпус и соответствующая сетка в состоянии свободно передвигаться без необходимости перерасчета (дополнительного сеточного разбиения), а данные интерполируются между двумя сетками.

Динамическое взаимодействие текучей среды с твёрдым телом (DFBI)

Позволяет смоделировать движение тела в результате действующих сил и их моментов как в результате гидродинамических сил, так и других внешних сил.

По своей сути это решатель с шестью степенями свободы (6DOF), который используется в сочетании с другими методами движения, такими как возможность деформирования сеток и накладывающиеся сетки, чтобы позволить объектам перемещаться в соответствии с силами, действующими на них.

Эти модели дают пользователям STAR-CCM + способность моделировать неограниченные сценарии, подразумевающие легкость движения.

8. Решатели

Решатели самого высокого уровня и комплексные физические модели для охвата всех режимов потока

STAR-CCM+ предлагает широкий ряд эффективных решателей для расчёта различных режимов потока, от низкоскоростных до гиперзвуковых(в то время как текучая среда остаётся континуумом), и от однофазных до многофазных и реагирующих потоков. Основными CFD-решателями являются:

Разделённый (Segregated) решатель


Разделённый решатель идеально подходит для несжимаемых и слабо сжимаемых потоков. Кроме того, этот решатель хорошо подходит для сверхзвукового режима потока.

Сопряжённый решатель (неявная схема)


Сопряжённый алгоритм даёт надёжные и точные решения по сжимаемым потокам, особенно с наличием удара. Этот решатель также используется для расчёта естественной конвекции при высоких числах Рэлея.

Сопряжённый решатель (явная схема)


Особенно подходит для высокоскоростных, кратковременных, переходных сжимаемых потоков.

STAR-CCM+ также имеет ряд других решателей, прежде всего решатель Конечных Объёмов (Finite Volume) для расчёта напряжений в твёрдом теле, используемого в области взаимодействия твёрдого тела с текучей средой (Fluid Structure Interaction – FSI).

9. Архитектура «клиент-сервер»

Параллельное выполнение расчёта всей командой за счёт гибкого клиент-серверного подхода STAR-CCM+

STAR-CCM+ помогает преодолеть пространственную рассредоточенность современных команд разработчиков за счёт использования клиент-серверной архитектуры. Сервер выполняет численный расчёт, в то время как клиент управляет расчётом и визуализирует его.

Такой подход означает, что во время запуска расчёта на высокопроизводительном вычислительном кластере, многоядерной рабочей станции или суперкомпьютере, клиент STAR-CCM+ может выполнять анализ данных на небольшой удалённой вычислительной машине, например, обычном ноутбуке или настольном компьютере. Сетевой траффик остаётся минимальным, что означает, что расчёты контролируются, даже когда вычислительные средства географически удалены. Это обеспечивает пользователю полностью гибкую рабочую среду. Члены команды могут работать в тесном взаимодействии за счёт подсоединения клиентов к единому серверу STAR-CCM+.

10. Интеграция CAD & PLM

Доступ к моделированию напрямую из выбранной пользователем проектной среды

STAR-CCM+ восполняет разрыв между значимыми результатами расчёта и инженерным проектированием. Если Вы хотите получить доступ к моделированию непосредственно из Вашей проектной среды, импортировать сборку CAD или создать новую геометрию - STAR-CCM+ имеет решение!

Откройте для себя всю мощь STAR-CCM+ из среды CAD и PLM

Клиенты CAD дают пользователям возможность использовать расширенные возможности из знакомой среды CAD и PLM. Имея полную ассоциативность, граничные настройки и возможность построения многогранных и усечённых сеток, клиенты CAD позволяют без труда интегрировать анализ в процесс разработки и оптимизации конструкции. Для желающих увеличить использование и мощь своих расчётных возможностей, STAR-CCM+ вместе с клиентами CAD предлагает идеальное решение. Клиенты STAR-CCM+ CAD теперь доступны для CATIA V5, SolidWorks, Autodesk Inventor, Creo Elements/Pro, PTC/Creo, SIEMENS NX и SpaceClaim.

Гибкий выбор форматов импортирования

Как правило, инженеры имеют совсем немного вариантов получения исходной геометрии. STAR-CCM+ предлагает большой выбор форматов импортирования CAD и PLM. Для прямого считывания могут использоваться родные, нейтральные и переданные форматы: SolidWorks, CATIA V4 & V5, Creo Elements/Pro, PTC Creo, NX, Inventor, а также PLM XML, 3DXML, JT Open, IGES, STEP, STL, VDA-FS и Parasolid.

Организованная структура данных для сборок

Независимо от сложности сборок, при считывании геометрии в STAR-CCM+ вся конструкция сборки сохраняется, вместе с корпусом и именами поверхностей, позволяя не тратить время на пересоздание сборки. Сетка, физика и граничные параметры остаются связаны с исходной геометрией CAD, и при выполнении анализа конструкции типа «что, если» можно с лёгкостью добавлять и убирать части и сборки.

Параметрический построитель в STAR-CCM+ 3D-CAD

Мощный и полностью параметрический построитель твёрдых тел 3D-CAD входит в стандартную комплектацию STAR-CCM+. Пользователи имеют возможность создавать геометрию с нуля, а также импортировать геометрию извне и изменять её до решения задачи. Блок 3D-CAD в STAR-CCM+, разработанный с учётом нужд инженерного анализа, позволяет преодолеть разрыв между CAD и CAE, предоставляя такие возможности, как автоматическое извлечение внешнего и внутреннего объёма, операции впечатывания, а также выставление геометрических параметров в качестве параметров конструкции. Все эти возможности позволяют без особых усилий выполнить оптимизацию конструкции на основе инженерных результатов.

bottom of page