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STAR CCM+｜监测值达到目标时终止计算

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家
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CFD之道

1年前浏览3364

本文描述在STAR CCM+中实现计算过程中判断监测物理量的值，并在监测值达到目标时停止计算。

前面提到在 Fluent 中监测物理量，并在物理量达到设定条件时终止计算的一些方法。STAR CCM+中也可以实现相同的操作。

还是用相同的案例来描述此过程。如图所示的几何模型，直径20 mm，长度200 mm。左侧壁面温度500 K，其他壁面为绝热。初始温度为300 K，考虑瞬态热传导，当物体内部中心点处温度为420 K时停止计算。

启动STAR CCM+，新建Simulation
利用菜单File → Import → Import Volume Mesh…加载网格文件cylinder.msh

1 选择物理模型

右键选择模型树节点Continua > Physics 1，点击弹出菜单项Select Models...打开模型选择对话框

如下图所示选择物理模型

注：这里选择能量方程时要小心，建议选择使用Coupled Solid Energy。若选择使用Segregated Solid Energy，需要足够多的内迭代次数，否则计算出来的结果和Coupled Solid Energy及Fluent计算的结果相差巨大。利用Coupled Solid Energy或Fluent进行计算得到1.8 s时监测点达到420K，但Segregated Solid Energy在内迭代次数设置为40 时，得到的结果为2.25 s才能达到420 K。当内迭代次数减少时，Segregated Solid Energy方法计算结果显示需要的时间更多，如使用默认内迭代次数5时，需要9.9 s，显然是错误的。而Coupled Solid Energy在内迭代次数为5 时，依然能够计算得到1.8 s时刻监测点达到420。
”

2 修改材料属性

双击模型树节点Continua > Physics 1 > Models > Solid > AI，打开材料属性设置对话框，如下图所示设置材料参数

3 指定边界条件

双击节点Regions > Boundaries > HOTWALL，如下图所示设置其温度为500 K ，其他边界保持默认设置

4 设置监测点

右键选择模型树节点Derived Parts，点击弹出菜单项New → Probe → Point打开设置对话框

如下图所示设置监测点坐标

5 设置监测点

右键选择模型树节点Reports，点击弹出菜单项New → User → Maximum创建新节点

注：这里监测的是点的数据，因此Maximum与Minimum的值是一样的，随便选择哪一个都可以。
”

如下图所示设置新节点Maximum 1的参数

右键选择模型树节点Maximum 1，点击弹出菜单项Create Monitor and Plot from Report创建监测值显示

6 求解参数

选中模型树节点Solvers > Implicit Unsteady，指定参数Time Step为 0.05 s

选中模型树节点Stopping Criteria > Maximum Physical Time，如下图所示指定参数Maximum Physical Time为 4.5 s

7 设置仿真操作

利用Simulation Operations控制仿真过程。基本思路为：判断监测值与目标值的差距，以此来判断是继续迭代计算还是终止计算。

注：此方法并未成功，尚不清楚问题出在哪里。
”

右键选择模型树节点Tools > Simulation Operations，点击弹出菜单项 New 创建新节点

如下图所示，右键选择模型树节点Operations，点击弹出菜单项New → Conditions创建判断条件

选中节点Condition，如下图所示设置判断表达式

右键选择节点True，点击弹出菜单项New → Stop Simulation Operations。表示当Condition满足时（报告值>420），终止仿真计算。

右键选择节点False，点击弹出菜单项New → Solve Physics。

选中节点Solve Physics，如下图所示设置参数Simulation Objects为 Physics 1

右键选择模型树节点Simulation Operations 1，点击菜单项Play/Resume Simulation Operations执行计算

但似乎没起作用，计算并没有在监测值达到420时终止计算。

事实上Simulation Operations是做了正确判断的，但目前不知道什么原因，其并没有执行Ture分支下的终止计算指令。更换表达式将Ture和False调换也没有用。

8 利用脚本控制流程

上面的方法不奏效，那就用java脚本进行控制，这个更简单。

两个工作：

获取监测值
判断监测值，并停止计算

脚本可以限录制，然后进行改造，改造完毕后的代码如下图所示。代码文件保存为control.java。

注意：在读入此文件之前，需要将中文注释清除掉，否则会因为无法识别而报错。
”

// control.java
// Written by Simcenter STAR-CCM+ 18.04.008
package macro;
import java.util.*;
import star.common.*;
import star.base.report.*;

public class control extends StarMacro {
  public void execute() {
    execute0();
  }

  private void execute0() {
    Simulation simulation_0 =getActiveSimulation();
    Solution solution_0 =simulation_0.getSolution();
    solution_0.initializeSolution();  
while(true)
{
//获取report的值。这里report的名称为Maximum 1，与软件中定义的名称保持一致
    MaxReport maxReport_0 = 
      ((MaxReport) simulation_0.getReportManager().getReport("Maximum 1"));  
double maxTemp = maxReport_0.getReportMonitorValue();

//将获取的监测值与目标值进行比较
if(maxTemp <= 420)
{
//若监测值小于420，则迭代计算
simulation_0.getSimulationIterator().step(1);
}
else{
//超过420则终止迭代计算
simulation_0.getSimulationIterator().stop();
                simulation_0.println("Reach target value, stop iteration!");
//break用于跳出循环，非常重要
break;
}
}
  }
}