Simcenter STAR CCM 行业进阶专题14讲：获得CFD仿真计算和优化设计能力

本课适合哪些人学习：

1、学习仿真工程师；

2、学习优化方法工程师；

3、STAR-CCM 软件学习和应用者；

4、从事气动、耦合传热、燃烧、两相流、运动、气热弹耦合计算、运动计算、气动声学等工程师；

5、从事伴随形状优化、伴随拓扑优化、参数化优化的工程师。

你会得到什么：

1、学习STAR-CCM 计算流程，并掌握CFD计算方法和原理

2、课程涉及面非常广，能学习气动、耦合传热、燃烧、两相流、运动、气热弹耦合计算、运动计算、气动声学等各种仿真计算；

3、能帮助用户掌握多种优化设计方法，提升优化设计能力；

4、解决在仿真过程中遇到的一些难点问题，能开阔CFD计算的视野。

5、为订阅用户提供知识圈答疑服务，并建立订阅用户交流群，后续可根据订阅用户需求进行加餐直播。此外还提供课程对应的学习资料模型一份。

课程介绍：

一、关于课程

仿真是研发工作的重要工具，仿真在产品设计的最早阶段就介入其中进行设计优化和迭代，以减少物理样机数量及试验时数，可实现从概念设计到最终验证全过程驱动的产品研发，对节约研发成本和缩短研发周期及产品创新具有重要作用。

STAR-CCM 作为一门多学科仿真和优化软件，是现代软件工程技术和计算连续介质力学相结合的产物，STAR-CCM 将几何模型导入、网格划分、模型求解和后处理集成到一体化的工作环境，在单个集成包中提供全球最全面的工程物理模拟，其不仅仅是CFD求解器，还是一个完整的工程流程，实现了从CAD到后处理的整个CAE的工作流程，同时操作界面与模拟思想的良好整合使得STAR-CCM 非常方便和高效。

在接触一款新的软件时，大部分人会有两个问题：

• 一是计算流程的复杂度；

• 二是计算精度怎么样。

STAR-CCM 采用的是集成的模拟，从几何、网格、计算、后处理全在一个界面完成，避免了计算流程分散式处理带来的麻烦；CFD计算始于模型，为了获得准确的计算模型，避免读者根据教程图片自己模仿一个模型，甚至有时模型太复杂，读者无法复现出教程模型，为此，特地增加了几何建模的教程，让读者根据教程复现出的模型根教程是一样的，避免了有教程无模型的尴尬。对于计算精度，在本教程中采用了流动、换热、燃烧、多相流、运动计算等不同类型的具有试验数据的算例对计算方法进行了验证，结果表明计算结果与试验结果基本相符。对于复杂模型多场耦合的计算，STAR-CCM 的多面体网格使得网格数量大幅减少，同时多面体网格对通量计算的准确性在原理上是优于四面体网格，使得计算收敛大幅加快；多物理场耦合时，STAR-CCM  可通过物理连续体，在单个计算域中实现多个物理场的计算；也可通过多个不同的物理模型实现多个计算域的多场耦合，例如涡轮叶片的气热弹耦合计算，将模型从冷态计算至热态。在运动计算方面，STAR-CCM 的动网格能力远超其他CFD软件，其自定义了多种运动类型，可十分简便的将运动融入到计算中，例如，用来计算小位移的网格变形，计算大位移的重叠网格等，可实现各种运动的计算。STAR-CCM 另一个突出能力是其优化功能，伴随形状优化，可通过求解优化目标对设计变量的微分方程获得几何型面的敏感性，通过网格变形改变几何型面，从而获得优化模型；伴随拓扑优化，能够在设计空间根据优化目标自动构造几何，实现优化形状的自动生成；多学科多目标设计探索平台，STAR-CCM 内置了Heeds程序，采用Sherpa算法，在任何数量的设计变量，约束或目标下快速找到更好的设计方案，且优化流程自动化，无需人工干预。

二、课程安排

授课内容

 第一章 基础入门

 第1讲 STAR-CCM 简介

 第2讲 \mathsf{STAR}\!\cdot\!\mathbf{CC}\,\mathsf{M}\! 用户界面

 第3讲 流体力学计算方法

 第4讲 STAR-CCM 入门案例

 第二章 行业应用

 第5讲 行业应用

 第6讲 耦合传热计算

 第7讲 两相流计算

 第8讲 运动计算

 第9讲 燃烧计算

 第10讲 固体应力计算

 第11讲 气动声学计算

 第三章 专题拓展

 第12讲 伴随形状优化

 第13讲 伴随拓扑优化

 第14讲 参数化优化设计探索

本教程首先对STAR-CCM 几何、网格、物理模型、求解器、后处理进行了详细的介绍，对其所能计算的物理类型，采用的计算方法以及数据分析方法进行了陈述。接着对STAR-CCM 的图形界面，包括菜单、工具栏、树形窗口、属性窗口、图形窗口、输出窗口进行了描述，对在计算中需要用到的一些重要概率进行了阐述。在做CFD计算时，不仅要会算，还得知道是怎么计算的。接着对CFD计算的方法进行了介绍，解释了CFD求解的是哪些方程，为什么会有湍流模型，各个湍流模型的特点以及壁面函数的处理方法等。根据不同计算特点，提供了气动、传热、燃烧、多相流、运动、固体应力等不同类型的算例，并将计算结果和试验结果进行了对比，读者在学习可累计相关的经验。仿真的发展方向为优化，提供了优化算例，介绍不同的优化方法使用方法。

章节安排

STAR-CCM 简介

用户界面

计算方法介绍

入门案例

可压缩流动计算

耦合传热计算

两相流计算

运动计算

燃烧计算

气热弹耦合计算

气动声学计算

伴随形状优化

伴随拓扑优化

参数化优化

三、讲师介绍

梁老师，西北工业大学本科和硕士。擅长CFD计算分析，尤其非常精通STAR-CCM ，擅长气动、传热、燃烧、多相流、运动、固体应力等多学科耦合分析，以及在CFD结果上，通过网格变形直接对模型进行优化的伴随形状优化方法；在设计空间通过将固体网格和流体网格相互转换而自动构造最优几何的伴随拓扑优化方法；还精通多目标优化，在给定的参数和约束下，通过遗传算法，响应面方法等进行全局搜索和局部搜索，寻找最优目标。

四、其他

1、本课程为付费用户提供订阅用户交流群和知识圈答疑服务，知识圈服务可以私问或公开提问，讲师会在特定时间为您答疑辅导。

2、IOS系统用户请不要在苹果商店充值秀币购买，以免给用户带来不必要的麻烦，建议用户在仿真秀官网通过微 信或支付宝购买后，支持在苹果电脑和手机上观看。

课程相关图片：