支持用戶在設(shè)計(jì)早期預(yù)測(cè)實(shí)際性能

減少代價(jià)高昂的故障，縮短上市時(shí)間

通過(guò)無(wú)縫的單一集成用戶界面提供各種物理場(chǎng)，提高真實(shí)感和精度

摘要

多物理場(chǎng)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(chǎng)。Simcenter STAR-CCM+軟件提供一系列全面、精確和高效的多物理場(chǎng)解決方案，可幫助用戶減少近似和假設(shè)水平，確保預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)性能與實(shí)際產(chǎn)品相匹配。

值得信賴的多物理場(chǎng)仿真

Simcenter STAR-CCM+通過(guò)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(wèn)題，從而提高精度，更快發(fā)現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)。全面多物理場(chǎng)涵蓋流體動(dòng)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(dòng)力學(xué)

Simcenter STAR-CCM+提供強(qiáng)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(kuò)展性。這樣用戶可以從單點(diǎn)仿真快速過(guò)渡到探索整個(gè)設(shè)計(jì)空間。它可以：

具有強(qiáng)大且簡(jiǎn)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(guò)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(jì)算任何尺度的湍流

表示未解析的器件和組件及其對(duì)多孔介質(zhì)流場(chǎng)的影響?？梢杂?jì)算未解析的實(shí)體組件的熱傳導(dǎo)。并通過(guò)風(fēng)扇和熱交換器模型對(duì)這些組件精確定性

熱傳導(dǎo)

Simcenter STAR-CCM+可在單一仿真中對(duì)流體和固體區(qū)域分別進(jìn)行時(shí)間尺度求解，快速解決共軛熱傳導(dǎo)(CHT)問(wèn)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(shí)體組件，節(jié)省網(wǎng)格劃分和計(jì)算時(shí)間

應(yīng)用包括車輛熱管理、車前燈、電子元件冷卻、燃?xì)廨啓C(jī)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(shí)世界中，多相問(wèn)題橫跨各個(gè)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(wú)相占主導(dǎo)地位的混合狀態(tài)，以及小到無(wú)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(cuò)誤，或因計(jì)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(jìn)行車輛水管理

Simcenter STAR-CCM+提供一套強(qiáng)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(dòng)轉(zhuǎn)換。這種獨(dú)特的方法可確保在不影響物理精度的前提下采用適當(dāng)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(yáng)長(zhǎng)避短。這些模型提供大量物理場(chǎng)，例如沸騰、液滴壁撞擊和曲面張力

應(yīng)用包括船舶流體動(dòng)力學(xué)、油箱晃動(dòng)、車輛水管理、飛行器結(jié)冰、電動(dòng)機(jī)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(kuò)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(shí)際問(wèn)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(dòng)，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(duì)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(jī)在洪水溝中挖掘巖石/土壤(VOF)

通過(guò)該解決方案，您可以有效對(duì)任何形狀的顆粒（包括球形、粗顆粒、復(fù)合、成團(tuán)、圓柱形、膠囊和多面體顆粒）進(jìn)行建模。它允許用戶在單個(gè)軟件包中對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模，將流體流動(dòng)和運(yùn)動(dòng)與六自由度(6DOF)求解器的動(dòng)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(jī)械和散裝材料搬運(yùn)設(shè)備等。

電機(jī)散熱仿真

電磁學(xué)

環(huán)保因素正在推動(dòng)電氣化和替代推進(jìn)方法發(fā)展。對(duì)于此類新技術(shù)設(shè)計(jì)中的多物理場(chǎng)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(dòng)和熱分析相結(jié)合，用于電機(jī)熱管理。

通過(guò)Simcenter STAR-CCM+，用戶可以在時(shí)域或單頻域中求解，從而使用高度可擴(kuò)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(jī)、磁流體動(dòng)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(cè)和理解與流動(dòng)、熱和電磁場(chǎng)耦合的復(fù)雜電化學(xué)驅(qū)動(dòng)流程中的實(shí)際行為：

通過(guò)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(duì)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(wèn)題。

使用直接并行求解器縮短求解時(shí)間，并使用固體能量迭代求解器增加熱問(wèn)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(duì)曲面、直線或點(diǎn)的影響

應(yīng)用包括熱交換機(jī)、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(dòng)人們轉(zhuǎn)向替代燃料和新型燃燒方法。要取得成功，需要對(duì)反應(yīng)流場(chǎng)進(jìn)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(xì)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(shí)際行為。它提供多種方法來(lái)平衡計(jì)算時(shí)間和精度。

您可以通過(guò)精確預(yù)測(cè)復(fù)雜化學(xué)成分的物種濃度來(lái)確定流程產(chǎn)量。

使用微火焰模型確定火焰位置和動(dòng)態(tài)

使用專用排放模型預(yù)測(cè)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?xì)廨啓C(jī)點(diǎn)火

應(yīng)用包括燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、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(lái)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)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(cè)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(gè)廣泛的航空聲學(xué)模型庫(kù)：

使用穩(wěn)態(tài)模型在RANS仿真中快速識(shí)別噪聲源，并估計(jì)網(wǎng)格截止頻率以進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化

使用DES或LES通過(guò)計(jì)算氣動(dòng)聲學(xué)對(duì)噪聲源進(jìn)行精確建模，包括對(duì)流湍流的預(yù)測(cè)和在近場(chǎng)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(shí)域方法對(duì)氣動(dòng)聲學(xué)噪聲源向遠(yuǎn)場(chǎng)的傳播進(jìn)行建模

使用混合聲學(xué)擾動(dòng)方程(APE)求解器提高精度 并減少雜散噪聲

對(duì)于后續(xù)的Simcenter 3D聲學(xué)/振動(dòng)聲學(xué)傳播分析，Simcenter STAR-CCM+還支持導(dǎo)出表示聲源的計(jì)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(dòng)力學(xué)、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)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(jì)不僅涉及設(shè)備，還包括流體本身，這些流體被設(shè)計(jì)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(duì)此類復(fù)雜的流變材料進(jìn)行研究。

使用四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)粘彈性本構(gòu)方程（Oldroyd-B、Giesekus-Leonov、Phan Thien-Tanner和擴(kuò)展的Pom-Pom）之一對(duì)復(fù)雜粘彈性材料進(jìn)行精確建模

使用Rolie-Poly模型對(duì)觸變流體進(jìn)行建模，并使用廣義牛頓模型對(duì)其他非牛頓流體進(jìn)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