Simcenter STAR-CCM+ 2510
User Guide
教程按步骤介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 针对各种应用的使用方法，并提供特定应用的设置、初始化和求解流程步骤。大部分案例都提供了可下载的宏和模拟文件。
本节教程介绍用于模拟多相流体流动问题的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能
齿轮机构需要足够的润滑才能长期保持优化性能和效率。Simcenter STAR-CCM+ 提供平滑颗粒流体动力学 (SPH) 模型，通过该模型可模拟润滑剂在齿轮机构部件周围的流动，并确定是否需要调整。
运行喷射润滑模拟的物理时间为 0.01 s。
支持中心网站提供各种教程的宏、输入文件和最后模拟文件的可选下载包。这些宏和最终模拟文件是书面教程的辅助，因此您可以根据下载文件或使用宏构建并运行的模拟来检查最终结果。
欢迎使用 Simcenter STAR-CCM+ 入门教程。在此教程中，您可以探究重要的概念和工作流程。在学习其他资料之前，应先完成此教程。
基础教程以一系列简短的教程，介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 的主要功能。
本节教程介绍了可创建和处理零部件与 3D-CAD 的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能。
本节教程介绍了用于构建 CFD 网格的各种 STAR-CCM+ 功能。
本节教程介绍了用于不可压缩流体流动以及孔隙率和求解录制的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能
本节教程介绍了用于可压缩流体流以及谐波平衡的各种 Simcenter STAR-CCM+ 功能。
本节教程介绍了适用于热传递、辐射和热舒适性的各种Simcenter STAR-CCM+ 功能。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置重力驱动流体。其模拟了流经连接两个腔室的通道的由二维重力驱动的可压缩流体。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置毛细效应问题。其模拟了液体甘油的二维强制流动，在大气压力下流经喷嘴，然后进入注满空气的腔室。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置空化问题。其模拟了水的二维强迫流动，在大气压力下流经喷嘴，然后进入注满空气的腔室。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置沸腾问题。其模拟了水流经加热表面时水的沸腾情况。
本教程演示了如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置融化和凝固分析。其模拟了水在管道中冻结的情形。
为减少 VOF 多相流模拟所需的计算时间和资源，Simcenter STAR-CCM+ 同时提供了自适应网格细化 (AMR) 和自适应时间步进。AMR 提供空间自适应，而自适应时间步进则提供时间自适应。这些模型通过调整模拟过程中的网格和时间步，以最少的计算工作量改进交界面分辨率。此外，Simcenter STAR-CCM+ 提供隐式多步进 VOF 求解器，可用于通过子步进体积分数传输方程进一步降低计算成本，以获得锐化交界面，同时允许更大的流时间步。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置简单的拉格朗日多相分析。教程中模拟流经部分阻塞的弯管的颗粒负载型空气流。
平面扇形喷嘴因其喷雾范围广泛而均匀，通常用于各行各业需要细小液滴喷射的工艺，主要应用包括：清洁、涂层、冷却和润滑。太阳能电池板通常需要定期清理碎屑以保持最佳工作产能，平面扇形喷嘴是典型的喷雾器选择。
本教程介绍了如何在 Simcenter STAR-CCM+.中创建侵蚀建模分析。该教程模拟液流中固体颗粒引起的侵蚀。
喷雾干燥是一种常用工艺，通过将液体雾化成高温气体介质，使溶剂分离成固体和蒸汽，从而将液体或浆料制成干粉。该工艺广泛应用于食品和制药行业，例如生产速溶咖啡粉。喷雾干燥还用于化学工业，以生产粉末状洗涤剂或制造催化剂。当必须定义具有特定特征（如尺寸）的复杂颗粒时，此工艺最为有用。在 Simcenter STAR-CCM+ 中，此工艺在拉格朗日多相 (LMP) 框架内建模。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中为欧拉多相湍流建模。
沉降池/分离器广泛用于将流体混合物分离成气相和液相。分离器设计包括水平和垂直配置，考虑了从吸收进入流体的动量到实现所需的相分离的过程中的不同阶段。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中对流化床中的气泡形成建模。它模拟将气体注入到流化床，并监视气泡的形成和长大。
在工业中，曝气池可促进各种处理中液体介质内的气体交换。脱气是主动去除液体中气体的过程，例如消除在有机污染物的生物处理过程中可能积聚的多余气体，该过程在废水处理中特别常见。
本教程根据高压强制对流沸腾的实验空隙和温度数据，在 Simcenter STAR-CCM+ 中验证了壁面沸腾模型。
本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置共轭热传递壁面分析。它模拟一个核燃料棒，其在典型流体条件下，在 3.7m BWR6 反应器通道的前一米中使用过冷沸腾进行冷却。
此教程介绍了如何使用 Simcenter STAR-CCM+ 的多流态模型模拟压力水反应器中的空气-水逆流。
自适应多尺度组 (AMUSIG) 模型预测离散多相流动状态下的颗粒（液滴或气泡）的尺寸分布。本教程演示了如何使用 AMUSIG 模型来预测己烷液滴在水中的尺寸分布。水在竖直管中流动，其中同心孔增加湍流，从而加速液滴破碎。
本教程演示如何设置对非牛顿浓悬浮液的流进行建模的 Simcenter STAR-CCM+ 模拟。
本教程演示如何使用 Simcenter STAR-CCM+ 的液膜建模功能。它模拟了沿三维导管的水流动的矩形膜的过程。
本教程演示如何使用 Simcenter STAR-CCM+ 的液膜建模功能来设置经过蒸发和边缘剥离的多成分液膜场景。它模拟了沿局部加热壁面流下的水膜混合物和乙二醇的进程。
有时会发生液体在固体表面形成一层薄膜的情况，例如雨水在汽车的挡风玻璃上。这层薄膜能流动并积聚，并逐渐形成一层“厚”膜，或一个不能再被描述为液膜的液体池。这些情况可造成多尺度问题，这些问题如果要在所有尺度上求解（使用 VOF 多相模型），则需要大量的计算资源。
当飞机通过含有过冷液体水滴的空气时，液滴可能会影响飞机表面并形成冰层。机翼表面结冰会改变机翼的空气动力属性，并会导致升力损失，拖曳力增大，还会改变压力分配。Simcenter STAR-CCM+ 提供模拟翼型冰的方法。该方法使用离散多相模型来展示翼型周围空气的液滴。
在 Simcenter STAR-CCM+ 建模中，术语混合多相指的是使用多个不同多相模型的组合对相材料的多流态流体建模。此建模功能拓宽了用户可以模拟的真实多相流的范围。
在电动机中，电流流经绕组会产生热量，从而导致能量损失和性能下降。有效的冷却对于保持效率和防止过热至关重要。一种常见的冷却方法是将油直接喷洒到绕组上以吸收和散发热量。
混合多相 (MMP) 模型适用于离散多相混合物建模，其中相混合由加权物理属性表示。可以将混合物的一组质量、动量和能量守恒方程进行求解，并求解相体积分数的传输方程。
三相隔膜广泛用于石油和天然气行业，通过密度和重力原理将油、水和气的混合物分离成不同的相。此外，即使在晃动或其他动态运动等具有挑战性的条件下，这些隔膜也必须保持相的分离。这种高效的工艺增强了碳氢化合物的提取，对环境保护至关重要。
平滑颗粒流体动力学中的说明《变速箱润滑》教程适用于已熟悉 Simcenter STAR-CCM+ 中某些技法的用户。
从新模拟开始，以 .stl 文件格式导入四个几何。这些文件包含齿轮箱、齿轮、小齿轮和喷射器的封闭表面。
将导入的几何部件分配给曲面区域。在此区域内创建单个壁面边界，以表示齿轮箱、齿轮、小齿轮和喷射器的表面。
可以使用平滑颗粒流体动力学 (SPH) 模型来模拟变速箱内滑油的层流和不可压缩流。选择颗粒修复模型，以便能够移除离开变速箱附近的单独滑油颗粒。
变速箱润滑剂为密度为 845.1 kg/m^3、粘度为 0.074 Pa 的油。
在 SPH 模拟中，相间相互作用可用于对离散液相和非离散气相之间的相互作用效应建模。在本教程中，将使用连续介质表面应力 (CSF) 模型对表面张力效应建模，以准确预测齿轮的润湿性和毛细现象。表面张力系数为 0.025 N/m，壁面接触角为 90 度。
仅当边界法线背对粒子时，流体粒子才考虑边界条件。对于闭合表面，边界法线默认面朝内。因此，必须反转变速箱面法线的方向，使边界法线面朝外。
交联的小齿轮和齿轮是反向旋转的，其中小齿轮以 1222 rpm 的转速旋转。
在 SPH 模拟过程中，可能会出现个别油颗粒穿过齿轮箱的封闭表面并从相关区域逃逸的情况。为了避免涉及追踪这些异常值的计算工作量 Simcenter STAR-CCM+ 会在逃逸颗粒满足基于位置的特定准则时立即将其移除。可以采用包含外壳的有界限形状框的形式定义此准则。
默认情况下，时间步长在 SPH 模拟过程中动态调整。时间步长保持尽可能大，同时满足 Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) 稳定性条件。
可以监视齿轮扭矩、质量流率和齿轮附近的油位随物理时间的变化情况并绘图。此外，还可以绘制当颗粒穿过边界框时从模拟中移除的累积颗粒数。
可视化齿轮上的油速度、油体积分数和自由表面。齿轮上的油体积分数说明了齿轮在接触液体后变湿的程度。使用自由表面场景可以动画演示油随时间的分布情况。
对于油浴润滑的模拟，以形成封闭表面的几何部件的形式描述油浴的初始形状和位置。在此几何部件内，系统将在初始化期间创建指定直径的油颗粒。颗粒的尺寸表示流体的离散化。对于本教程的这一部分，您可以使用 1 mm 直径的颗粒。
油浴润滑模拟运行的物理时间为 0.5 秒。
油浴润滑模拟完成后，对结果进行分析。
本教程将修改模拟设置以对喷射润滑建模。第一步，清除之前模拟的求解，移除油浴初始化，并提高齿轮的旋转速率。
默认情况下，导入的喷射器几何由单个部件表面组成。要从喷射器底部引入油颗粒，则定义单独的入口表面。使用此表面创建入口边界，在此以质量流率 0.06 kg/s 喷射油颗粒，颗粒直径为 0.3 mm。
喷射润滑模拟完成后，对结果进行分析。
本节教程介绍了用于模拟离散元方法问题的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能
本节教程介绍了在模拟涉及移动几何和网格、动态流体相互作用以及刚体运动的问题时可以使用的各种 STAR-CCM+ 功能：
本节教程介绍用于模拟反应流体（例如燃烧）的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能。
本节教程介绍了用于计算固体区域的变形、应变和应力的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能。同时显示此类计算如何与流体结构相互作用的分析内的流体行为耦合。
本节教程介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 中用于求解气动声学模拟的各种功能。
以下教程介绍的功能用于求解涉及到电磁场的问题。
以下教程演示了电流诱导的化学反应。
本节教程介绍用于设置电池模型的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能：
本节教程介绍了多种 Simcenter STAR-CCM+ 自动化和宏功能。
本系列教程介绍了用于在Design Manager中运行设计探索研究的各种功能。
本节教程介绍用于与 CAE 程序耦合的多种 Simcenter STAR-CCM+ 功能：
本节教程介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 中用于分析和可视化模拟数据的各种功能。
本套教程介绍了使用专用加载项 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 在 Simcenter STAR-CCM+ 中模拟内燃机的功能。
（运行）。（运行）。