支持用戶在設(shè)計早期預(yù)測實際性能

減少代價高昂的故障，縮短上市時間

通過無縫的單一集成用戶界面提供各種物理場，提高真實感和精度

摘要

多物理場工程仿真可以精確捕獲影響日益復(fù)雜的產(chǎn)品性能的所有相關(guān)物理場。Simcenter STAR-CCM+軟件提供一系列全面、精確和高效的多物理場解決方案，可幫助用戶減少近似和假設(shè)水平，確保預(yù)測的設(shè)計性能與實際產(chǎn)品相匹配。

值得信賴的多物理場仿真

Simcenter STAR-CCM+通過單一集成用戶界面提供精確、高效的多學(xué)科技術(shù)。這樣用戶可以完全耦合的方式研究具有復(fù)雜物理現(xiàn)象的復(fù)雜工業(yè)問題，從而提高精度，更快發(fā)現(xiàn)更好的設(shè)計。全面多物理場涵蓋流體動力學(xué)、固體力學(xué)、多相流和粒子流、聲學(xué)、熱傳導(dǎo)、反應(yīng)流、電磁學(xué)、電化學(xué)和流變學(xué)等學(xué)科。

流體動力學(xué)

Simcenter STAR-CCM+提供強大的流求解器，這些求解器可靠、精確，易于設(shè)置，并具有出色的可擴展性。這樣用戶可以從單點仿真快速過渡到探索整個設(shè)計空間。它可以：

具有強大且簡單易用的耦合和分離流/能求解器，支持從亞音速到高超音速的所有應(yīng)用

使用穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)隱式和顯式公式（包括壓力隱式算子分裂(PISO)），通過高效的應(yīng)用求解器快速獲得解決方案

使用各種湍流模型（包括雷諾-平均奈維爾-斯托克斯方程(RANS)、分離/大渦仿真(DES/LES)）計算任何尺度的湍流

表示未解析的器件和組件及其對多孔介質(zhì)流場的影響?？梢杂嬎阄唇馕龅膶嶓w組件的熱傳導(dǎo)。并通過風(fēng)扇和熱交換器模型對這些組件精確定性

熱傳導(dǎo)

Simcenter STAR-CCM+可在單一仿真中對流體和固體區(qū)域分別進行時間尺度求解，快速解決共軛熱傳導(dǎo)(CHT)問題：

支持所有熱傳導(dǎo)模式，包括曲面和參與流體之間的輻射效應(yīng)

使用零厚度殼體替換薄實體組件，節(jié)省網(wǎng)格劃分和計算時間

應(yīng)用包括車輛熱管理、車前燈、電子元件冷卻、燃氣輪機冷卻和燃燒等。

冷卻渦輪葉片的共軛熱傳導(dǎo)

混合多相

在現(xiàn)實世界中，多相問題橫跨各個行業(yè)和應(yīng)用。其中涉及多種狀態(tài)，例如一種相含有另一種相的氣泡或液滴的混合物、不相溶流體之間的自由曲面、無相占主導(dǎo)地位的混合狀態(tài)，以及小到無法解析的流體膜和液滴噴霧。傳統(tǒng)多相模型只能處理其中一種狀態(tài)，導(dǎo)致用戶不得不做出假設(shè)并接受相關(guān)錯誤，或因計算成本而不執(zhí)行仿真。

使用流體膜和VOF之間的混合多相切換進行車輛水管理

Simcenter STAR-CCM+提供一套強大的混合多狀態(tài)多相功能，可在單一仿真中根據(jù)局部流條件和建模預(yù)算在不同狀態(tài)之間自動轉(zhuǎn)換。這種獨特的方法可確保在不影響物理精度的前提下采用適當有效建模策略。

混合多相是圍繞一系列多相模型構(gòu)建的，這些模型可以協(xié)同處理任何狀態(tài)，包括但不限于自由曲面的流體體積(VOF)模型、壁上未解析薄膜的流體膜和離散液滴的拉格朗日多相(LMP)

除這些模型外，Simcenter STAR-CCM+還提供一套相位相互作用模型，允許它們以混合方式協(xié)同工作，基于本地需求智能切換，從而揚長避短。這些模型提供大量物理場，例如沸騰、液滴壁撞擊和曲面張力

應(yīng)用包括船舶流體動力學(xué)、油箱晃動、車輛水管理、飛行器結(jié)冰、電動機冷卻、選擇性催化還原(SCR)和燃料電池等。

作為混合多模型方法的替代方案，Simcenter STAR-CCM+還提供多狀態(tài)模型，擴展了全面歐拉多相(EMP)模型，可幫助用戶解決不僅限于單一狀態(tài)的實際問題。這樣尖銳的自由表面和混合狀態(tài)即可與傳統(tǒng)的連續(xù)/分散狀態(tài)共存。

應(yīng)用包括氣泡塔、流化床和混合容器等。

粒子流

多相應(yīng)用不僅限于氣體和液體流動，還可能涉及固體顆粒材料加工。Simcenter STAR-CCM+提供一套全面解決方案（包括離散元法(DEM)），可幫助用戶對固體粒子流精確建模，其中顆粒的碰撞和形狀非常重要。

使用DEM粒子建模的挖掘機在洪水溝中挖掘巖石/土壤(VOF)

通過該解決方案，您可以有效對任何形狀的顆粒（包括球形、粗顆粒、復(fù)合、成團、圓柱形、膠囊和多面體顆粒）進行建模。它允許用戶在單個軟件包中對復(fù)雜系統(tǒng)進行建模，將流體流動和運動與六自由度(6DOF)求解器的動態(tài)流體相互作用(DFBI)耦合，從而避免復(fù)雜的多代碼耦合。

應(yīng)用包括流化床反應(yīng)器、高爐、片劑包衣、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機械和散裝材料搬運設(shè)備等。

電機散熱仿真

電磁學(xué)

環(huán)保因素正在推動電氣化和替代推進方法發(fā)展。對于此類新技術(shù)設(shè)計中的多物理場仿真，關(guān)鍵方面之一就是電磁學(xué)。

Simcenter STAR-CCM+提供一套低頻電磁學(xué)求解器，可輕松與流動和熱分析相結(jié)合，用于電機熱管理。

通過Simcenter STAR-CCM+，用戶可以在時域或單頻域中求解，從而使用高度可擴展的有限元(FE)迭代求解器在大型工業(yè)網(wǎng)格上快速生成結(jié)果。

應(yīng)用包括電機、磁流體動力學(xué)、等離子弧和感應(yīng)加熱等。

電化學(xué)

Simcenter STAR-CCM+電磁功能與電化學(xué)模型相輔相成，可幫助用戶預(yù)測和理解與流動、熱和電磁場耦合的復(fù)雜電化學(xué)驅(qū)動流程中的實際行為：

通過電化學(xué)反應(yīng)和大量離子反應(yīng)，用戶可以解析設(shè)備中的離子分布和由此產(chǎn)生的電壓

可以使用耦合等離子體電子模型對復(fù)雜的等離子體現(xiàn)象建模

SOFC燃料電池中的水管理

應(yīng)用包括質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池、斷路器和其他等離子體應(yīng)用和電鍍等。

固體力學(xué)

在Simcenter STAR-CCM+中，使用基于非線性FE的固體力學(xué)功能可以快速解決流固耦合(FSI)和流體熱應(yīng)力問題。

使用直接并行求解器縮短求解時間，并使用固體能量迭代求解器增加熱問題規(guī)模

處理各種材料類型，包括彈性、超彈性和彈塑性材料

涵蓋載荷和約束對曲面、直線或點的影響

應(yīng)用包括熱交換機、燃料棒、支架、船用螺旋槳和水翼船等。

汽車尾翼的FSI仿真

反應(yīng)流

收緊的排放控制正在推動人們轉(zhuǎn)向替代燃料和新型燃燒方法。要取得成功，需要對反應(yīng)流場進行更深入的控制（和了解）。為此，仿真工具必須能夠快速提供詳細而精確的結(jié)果。Simcenter STAR-CCM+提供一套全面的反應(yīng)和排放模型，可幫助用戶深入了解反應(yīng)流中的實際行為。它提供多種方法來平衡計算時間和精度。

您可以通過精確預(yù)測復(fù)雜化學(xué)成分的物種濃度來確定流程產(chǎn)量。

使用微火焰模型確定火焰位置和動態(tài)

使用專用排放模型預(yù)測氮氧化物(NOx)、煙塵、一氧化碳(CO)和其他污染物的排放

使用VOF、Lagrangian和DEM模型的多相反應(yīng)仿真流體之間的反應(yīng)

航空燃氣輪機點火

應(yīng)用包括燃氣輪機、內(nèi)燃機、后處理系統(tǒng)、聚合反應(yīng)器、化學(xué)氣相沉積和煤爐等。

聲響

近年來，人們?nèi)找嬲J識到，應(yīng)盡量減少噪聲污染，而只要有流存在，就有可能產(chǎn)生不必要的噪聲。為精確預(yù)測噪聲源及其向環(huán)境或設(shè)備用戶的傳播，Simcenter STAR-CCM+提供了一個廣泛的航空聲學(xué)模型庫：

使用穩(wěn)態(tài)模型在RANS仿真中快速識別噪聲源，并估計網(wǎng)格截止頻率以進行網(wǎng)格細化

使用DES或LES通過計算氣動聲學(xué)對噪聲源進行精確建模，包括對流湍流的預(yù)測和在近場傳播噪聲的方法

從噴嘴傳播的聲波

使用內(nèi)置的Ffowcs Williams-Hawkings時域方法對氣動聲學(xué)噪聲源向遠場的傳播進行建模

使用混合聲學(xué)擾動方程(APE)求解器提高精度 并減少雜散噪聲

對于后續(xù)的Simcenter 3D聲學(xué)/振動聲學(xué)傳播分析，Simcenter STAR-CCM+還支持導(dǎo)出表示聲源的計算流體力學(xué)(CFD)數(shù)據(jù)

應(yīng)用包括暖通空調(diào)(HVAC)、外部空氣動力學(xué)、發(fā)動機動力總成、飛行器噪聲和風(fēng)扇冷卻等。

流變學(xué)

在化學(xué)加工和食品生產(chǎn)等行業(yè)中，工程設(shè)計不僅涉及設(shè)備，還包括流體本身，這些流體被設(shè)計為具有高粘度和非牛頓特性。Simcenter STAR-CCM+提供有限元流變求解器，可對此類復(fù)雜的流變材料進行研究。

使用四個標準粘彈性本構(gòu)方程（Oldroyd-B、Giesekus-Leonov、Phan Thien-Tanner和擴展的Pom-Pom）之一對復(fù)雜粘彈性材料進行精確建模

使用Rolie-Poly模型對觸變流體進行建模，并使用廣義牛頓模型對其他非牛頓流體進行建模

應(yīng)用包括非牛頓材料的混合（例如食品或油漆）、擠壓零件（例如門封和材料加工）等。

擠壓零件