Возможности Star-CCM+

Современные проблемы инженерного моделирования

В условиях современной конкуренции нужно уметь быстро предсказать реальные эксплуатационные характеристики производимой продукции. Для достижения успеха инженерные модели должны принимать в расчет широкий спектр физических явлений, охватывающих множество различных дисциплин. Чтобы этого добиться, компании часто тратят время на разработку программного кода, обеспечивающего взаимодействия многих инструментов как единого целого. В этом случае остается меньше времени на анализ результатов, а автоматизация расчетов часто остается за рамками работ.

“STAR-CCM+ предоставляет нам возможность проводить многодисциплинарные расчеты с использованием единого инструмента. Этот факт делает программу идеальной для широкого применения в моделировании различных направлений физики и не беспокоиться о совмещении различных инструментов”. Симоне Феррари, Bottero SpA.

Многодисциплинарные расчеты, которым вы можете доверять

STAR-CCM+ поставляет точные и эффективные многодисциплинарные технологии, доступные через единый интегрированный пользовательский интерфейс. Это позволяет совместно исследовать комплексные промышленные задачи в сложных физических условиях. Таким образом, повышается точность и скорость поиска наилучшего решения. Средства STAR-CCM+ охватывают широкий спектр физических и инженерных дисциплин, включая динамику жидкости, механику твердых тел, многофазные течения и течения с частицами, акустику, теплообмен, реагирующие среды, электрохимию и реологию. Использование скриптов на языке Java существенно расширяет возможности использования программы.

Программный комплекс позволяет моделировать физические процессы:

• Аэроакустику;

• Газо- и аэродинамику, динамику жидкостей;

• Теплообмен;

• Многофазные течения;

• Движение частиц в потоке;

• Взаимодействующие потоки;

• Решение задач механики деформируемого твердого тела;

• Электрохимические процессы;

• Электромагнетизм;

• Реологию.

Динамика жидкостей: моделирование течения на макро- и микроуровне

Возможности вычислительной гидродинамики (CFD) в STAR-CCM+ позволяют использовать эффективный набор точных моделей и решателей, работающих в параллельном режиме. Этот процесс создает прочную базу для проведения многодисциплинарных численных исследований.

• Совместный и раздельный решатели для массы, импульса и энергии для анализа течений со скоростями от дозвуковых до гиперзвуковых.

• Стационарные и нестационарные, явные и неявные формулировки позволят вам выбрать подходящий решатель для конкретной задачи.

• Широкий диапазон моделей турбулентности от осредненных по Рейнольдсу (RANS) до вихреразрешающих DES/LES дает возможность рассчитать турбулентность с различными масштабами детализации.

• Имеются встроенные инженерные модели пористой среды, вентиляторов и теплообменника для многосвязных расчетных областей.

Многофазный поток: прогноз реального поведения конструкции

Задачи расчета многофазных течений присутствуют почти в каждой отрасли и представлены широким кругом проблем. Средства для правильного расчета взаимодействия жидкости и твердой фазы — ключевой элемент моделирования работы устройств в реальных условиях. В STAR-CCM+ имеются возможности, представленные ниже.

• Эйлеровский подход.

- Эйлеровская модель многофазности (ЕМР) - модель для расчета сплошного течения перемешивающихся и реагирующих жидкостей в общем случае. Применяется для анализа пузырьковых колонн, псевдоожиженных слоев, миксеров.

- Многофазная смесь - модель, которая быстрее, чем ЕМР для таких приложений, как парогенераторы, бойлеры, паровые турбины и т.д.

- Метод Volume-of-Fluid (VOF) используется для анализа течения несмешивающихся жидкостей. Этот метод широко используется для анализа гидродинамики судов и определения их мореходных качеств.

- Модель пленки жидкости - идеальна для моделирования тонких пленок на поверхности. Применяется для моделирования загрязнения автомобиля, обледенения, впрыска топлива и других задач.

- Дисперсная многофазность (DM) - уникальная упрощенная модель в STAR-CCM+ используется для моделирования взаимодействия капель, часто в сочетании с моделью пленки жидкости.

- Lage Scale Interface Model - сочетает преимущества эйлеровской модели и модели VOF и предназначена для анализа процессов с явным выделением границы раздела фаз. Применяется для решения задач со свободной поверхностью и для анализа струй жидкости в газе.

• Лангранжев подход (Динамика частиц).

- Лангранжева модель многофазности - используется для исследования течений с большим количеством дисперсных частиц. Применима для моделирования напыления покрытий, эрозии, аэрозолей и других задач.

- Метод дискретных элементов (DEM) - используется для моделирования течений с большой концентрацией твердых частиц, учитывающих контакт частиц и влияние их формы на течение, а также для анализа взаимодействия плотно упакованных частиц. Применяется для анализа движения частиц в таких устройствах, как бункеры и конвейеры с расчетными сетками достаточной подробности.

Акустика: широкий диапазон моделей для моделирования шума в нестационарных потоках

STAR-CCM+ имеет обширную библиотеку точных моделей для анализа источников аэроакустического шума:

• Стационарные модели - предназначены для быстрого определения источников шума по результатам моделирования на основе осредненных уравнений, определения достаточности расчетной сетки для анализа высокочастотного шума и ее улучшения на основе расчета.

• Прямое моделирование акустики - точное моделирование источников шума с использованием вихреразрешающих моделей DES/LES, включая расчет турбулентности и распространения шума в ближнем поле.

• Модель распространения шума - модель распространения источников аэроакустического шума с использованием встроенных методов. Для анализа задач аэровиброакустики необходимо использовать методы частотного анализа с модулем Wave6.

• Решение Уравнений Акустических Возмущений (APE) - гибридный подход с повышенной точностью и сниженными побочными эффектами для анализа акустики сжимаемых течений.

• Применяется для анализа систем кондиционирования, вентиляции и отопления (СКВО), решения задач внешней аэродинамики, анализа шума в трансмиссии двигателей, шумы от самолетов, вентиляторов и других задач.

Теплообмен: разработка сложных систем охлаждения за меньшее время

Используя STAR-CCM+ вы можете точно рассчитать теплообмен в жидкостях и твердых телах и сократить время для разработки. В программе доступны:

• Решение задач сопряженного теплообмена;

• Моделирование конвекции, теплопроводности и излучения (доступны анализ излучения между поверхностями, модель солнечного излучения, метод дискретных ординат);

• Технология тонких стенок (2D) для уменьшения времени расчета и экономии вычислительных ресурсов;

• Применение для анализа теплового состояния, расчета систем охлаждения двигателей, охлаждения электроники, охлаждения газовых турбин и других задач.

Электрохимия: симуляция с меньшими ограничениями, чем когда-либо ранее

Все больше и больше инженерам требуется моделировать сложные электрохимические процессы с учетом ионообмена между жидкостью и твердой фазой. Ранее использовались собственные коды или специализированные модули для решения таких задач, что ограничивало расчетчиков двумерностью, упрощенной физикой или геометрией.

STAR-CCM+ предлагает общий электрохимический подход:

• Сочетать использование геометрического моделирования, построения сеток и моделирования физики в STAR-CCM+;

• Рассчитывать течение, поток, энергообмен и электрохимию совместно и открыть дверь в мир реальных химических процессов.

Применяется для анализа:

• Энергетической безопасности (топливные элементы, аккумуляторные батареи);

• Эксплуатационных свойств (коррозия, катодная защита);

• Оптимизации производства (гальванопокрытие, электрохимическая обработка, электролиз, алюминий, выплавка, влажное травление).

Механика твердых тел: мост между жидкостью и твердым телом

В STAR-CCM+ в одном интерфейсе можно решать задачи вычислительной гидродинамики методом конечных объемов и задачи механики твердых тел методом конечных элементов. Это позволяет инженерам расширить спектр рассматриваемых задач, моделировать взаимодействие жидкости со стенкой и совместно рассматривать задачи прочности, гидродинамики и теплообмена. Механика твердых тел в программном обеспечении STAR-CCM+ предоставляет следующие возможности для анализа механики твердых тел:

• 3D элементы, включая линейные и квадратичные гексаэдры, тетраэдры, клинья и пирамиды;

• Статические, квазистатические и динамические расчеты, включая нелинейность и множество деталей с ограничениями или со скользящим контактом;

• Моделирование линейных эластичных материалов, тепловой деформации и рэлеевское демпфирование для динамического анализа;

• Используется для прикладных задач моделирования теплообменников, турбокомпрессоров, выпускных коллекторов, ТВЭЛов, вентиляторов, гребных винтов и т.д.

Реагирующие потоки: прогнозирование процессов горения и выделения теплоты

В процессе использования STAR-CCM+ вы можете исследовать процессы при турбулентном течении реагирующих компонентов для нахождения компромиссных решений между эксплуатационными характеристиками и выделением тепла в проектируемом изделии в различных рабочих условиях, а также для анализа влияния качества топлива, например:

• Изучить процесс горения и образование выбросов на основе флэимлет-моделей;

• Провести анализ влияния примесей в газах и загрязнения поверхностей, скорости реакций на горение в химическом решателе;

• Моделировать горение угля, полимеризацию, парообразование в реакторах посредством тейлоровских моделей;

• Использовать для анализа газовых турбин, систем очистки, катализаторов, полимеризационных реакторов и другого химического оборудования, газовых горелок, угольных печей, камер сгорания и т.д.

Реология: моделирование неньютоновских и вязкоэластичных материалов в индустриальных задачах

STAR-CCM+ позволяет исследовать течение сред со сложной реологией, предлагая специальные инструменты для точного описания физики этого процесса:

• Точно моделировать поведение очень сложных вязкоэластичных материалов при использовании одного из трех стандартных уравнений (Oldroyd B, Giesekus-Leonov и PPT - всего до восьми вязкоэластичных режимов), а также использовать неньютоновские модели для растворителей;

• Использовать преимущества инновационных численных технологий повышения устойчивости, скорости сходимости и повышения точности решения;

• Осуществлять изменение геометрии на основе результатов в едином интерфейсе STAR-CCM+;

• Применять для анализа смешения в миксерах (тесто, пищевые концентраты и т.д.), заполнения контейнеров (зубная паста, шампунь, т.д.), перекачивания шлаков со значительным выделением тепла, экструзии и производства материалов.

ДОГОВОРИТЬСЯ О ДЕМОНСТРАЦИИ Свяжитесь с одним из наших специалистов по внедрению и договоритесь о практической демонстрации возможностей решения Simcenter STAR-CCM+ Напишите нам