STAR-CCM+11.0与流场计算

《STAR-CCM+11.0与流场计算》详细介绍了STAR-CCM+11.0软件应用于流场分析的各种功能、基本操作方法和行业应用实例。
《STAR-CCM+11.0与流场计算》共6章：靠前章主要介绍计算流体力学基础知识；第2章主要介绍STAR-CCM+软件的安装、界面和基本操作；第3章主要介绍采用非定常计算方法进行散热器的流固耦合流场、温度场模拟分析；第4章主要介绍乘用车网格划分、采用分离式计算方法进行外流场计算和阻力分析；第5章主要介绍采用耦合式计算方法进行高速列车空气动力学性能计算、横风性能计算与分析；第6章主要介绍燃料燃烧的设置方法、基本功能和使用案例。
《STAR-CCM+11.0与流场计算》可供教学、科研和设计部门从事传热、流体流动等学科的教师、工程技术人员与科研人员参考，或用作软件自学教程或参考用书。

前言
第1章计算流体力学基础1
1.1流体力学的基本概念1
1.2计算流体力学的基本概念3
1.3流体运动及换热的基本控制方程7
1.4湍流模型9
1.5近壁面模型9
1.6CFD求解计算的方法12
1.7网格简介14
1.7.1结构化网格14
1.7.2非结构化网15
1.7.3混合网格17
第2章STAR—CCM+软件介绍18
2.1软件概述18
2.2工作流程19
2.3术语19
2.4安装流程21
2.5界面介绍25
2.5.1菜单栏（Menubar）25
2.5.2工具栏（Toolbar）27
2.5.3浏览窗口（ExplorerPane）29
2.5.4属性窗口（PropertiesWindow）29
2.5.5几何窗口（GraphicsWindow）29
2.5.6鼠标操作30
2.6流程简介31
2.6.1导入表面31
2.6.2修复表面31
2.6.3定义边界条件42
2.6.4设置网格模型及参数43
2.6.5生成网格47
2.6.6设置物理模型与参数52
2.6.7定义求解器参数55
2.6.8准备后处理56
2.6.9运行分析59
2.7STAR—CCM+11.04的新功能59
2.7.1使用自定义模拟树59
2.7.2自动时间步长控制60
2.7.3隐式与显式混合平面解方法61
2.7.4VOF模型波浪的阻尼和激励62
2.7.5折射模型63
2.7.6管理多层固体64
2.7.7建立液膜模拟66
2.7.8磁矢势70
2.7.9黏弹性模式72
第3章散热器的流固耦合换热模拟74
3.1建立计算模型74
3.1.1新建计算模型74
3.1.2选择网格模型76
3.1.3网格参数设定77
3.2流固物理模型设定79
3.2.1流体物理模型设定79
3.2.2固体物理模型设定81
3.2.3Region的分割84
3.2.4边界条件设定89
3.2.5Region模型设定93
3.2.6保存模型94
3.3流固耦合换热计算95
3.3.1设置计算条件95
3.3.2非定常计算设置98
3.3.3体网格的生成101
3.3.4执行计算103
3.4计算结果后处理103
3.4.1截面设定103
3.4.2模型半透明显示105
3.4.3速度矢量图显示106
3.4.4流体截面温度云图显示107
3.4.5固体温度云图结果显示109
3.4.6窗口文本显示设定111
3.4.7非定常显示输出的设定112
3.4.8计算结果曲线117
第4章乘用车外流场计算122
4.1导入车体模型122
4.2表面准备124
4.2.1包面尺寸设置124
4.2.2包面前的漏洞检查126
4.2.3漏洞修补128
4.2.4包面操作131
4.3面网格133
4.3.1添加计算域133
4.3.2Remesh操作137
4.4体网格141
4.4.1体网格设置141
4.4.2设置网格加密区142
4.4.3体网格的生成和检查145
4.5求解150
4.5.1计算模型150
4.5.2边界条件设置152
4.5.3监测曲线的设定154
4.6后处理157
4.6.1计算结果的统计157
4.6.2车体表面压力分布的显示158
4.6.3汽车中间截面流场的显示161
第5章列车空气动力学性能计算163
5.1建立计算模型164
5.2表面准备168
5.2.1包面尺寸设置168
5.2.2漏洞检查170
5.2.3包面172
5.3面网格173
5.3.1计算域的添加173
5.3.2Remesh操作176
5.3.3面网格检查和修复180
5.4生成体网格182
5.4.1体网格设置182
5.4.2设置网格加密区183
5.4.3体网格的生成和检查186
5.5求解190
5.5.1计算模型190
5.5.2边界条件设置192
5.5.3监测曲线的设定194
5.5.4求解参数设置201
5.6后处理203
5.6.1计算结果的统计203
5.6.2车体表面压力分布的显示205
5.6.3车体表面区域的流场显示207
5.6.4车体流线的动画显示209
5.7高速列车横风性能研究213
5.7.1边界条件设置214
5.7.2计算结果分析217
5.7.3侧风条件下的压力分布和流场显示220
第6章丙烷在反应器中燃烧225
6.1导入体网格225
6.2建立模型227
6.2.1建立计算模型227
6.2.2建立材料属性228
6.2.3建立化学反应231
6.2.4新建参考值和初始条件235
6.3边界条件237
6.3.1创建交互面237
6.3.2边界条件238
6.4求解器244
6.5后处理245
6.5.1定义截面245
6.5.2定义云图245
6.5.3自定义函数247
6.5.4报告249
6.5.5Plot253
6.6结果分析253

STAR-CCM+ 是一款优秀的CFD 模拟软件。它将现代软件工程技术、最先进的连续介质力学数值技术（Computational Continuum Mechanics Algorithms）和卓越的设计结合在一起。STAR-CCM+ 软件的目标是发展成为可以解析任何连续介质力学场的全新代码。    STAR-CCM+ 采用连续介质力学数值技术，主要基于多物理场、基于连续介质的建模方法和物理与网格的分离。    STAR-CCM+ 软件的一体化集成环境、高重复性和适用性是其被誉为新一代CFD 软件的最强闪光点。在STAR-CCM+ 一体化的工作环境中，可以通过一体化用户界面展示从CAD 建模、表面网格准备、体网格生成、模型设定、计算求解一直到后处理分析的整个模拟过程。操作界面与模拟思想的良好整合使得STAR-CCM+ 使用起来非常方便和高效，很好地实现了用户、计算机系统和模拟三者之间的交互操作。    为了将物理情况准确地体现在模拟中并得到良好的计算结果，STAR-CCM+ 致力于以下三个关键因素：稳健并准确的数值算法；覆盖面宽广的物理模型；易处理的网格体系。    本书详细介绍了STAR-CCM+11.0 软件应用于流场分析的各种功能、基本操作方法和行业应用实例。全书共6 章：第1 章主要介绍计算流体力学基础知识；第2 章主要介绍STAR-CCM+ 软件的安装、界面和基本操作；第3 章主要介绍采用非定常计算方法进行散热器的流固耦合流场、温度场模拟分析；第4 章主要介绍乘用车网格划分、采用分离式计算方法进行外流场计算和阻力分析；第5 章主要介绍采用耦合式计算方法进行高速列车空气动力学性能计算、横风性能计算与分析；第6 章主要介绍燃料燃烧的设置方法、基本功能和使用案例。    本书由中车唐山机车车辆有限公司技术研究中心仿真技术部组织编写，李明、刘楠任主编，左妍妍、邵蓉任副主编。此外，参与编写的还有李明高、高峰、孔繁冰、于淼、刘斌、刘恩荣、唐晨等。由于编者水平有限，书中难免有不妥、疏漏之处，欢迎广大读者对本书提出批评和建议，以便做进一步修改和补充。    编  者