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START-CD SunboymingYuan2004.10边界条件l Prescribed flowl Outletl Prescribed pressurel Walll Bafflel Cyclic boundaryl Symmetry planel Prescribed stagnation conditionl Transmissive free streaml Transient transmissivel RadiationPROSTARl STAR-CD 的前处理及后处理l 界面人性化 - STAR GUIdel 指令接口l 联机帮助支援 - On-line helpExternal Data Interfacel 可读取ANSYS , PATRAN , NASTRAN , GRID3D or IDEAS 产生的网格l 同样的 , STAR-CD 的网格亦能输出给以上的软件l 可读取IGES , STL and VDA的数据作为表面的数据STAR-CD 常用档案说明l File.mdl 在PROSTAR所输入的所有数据l File.echo 在PROSTAR中所有的指令l File.plot 内建的图形输出位置l File.trns 瞬时分析的时间相关数据设定l File.geom 储存STAR所需的Geometry数据l Fb 储存STAR所需的其他数据l File.pst 分析的结果档l File.pstt 瞬时分析的结果档l File.run 屏幕输出的收敛情形l F 每次迭代的收敛情形STAR-CD 程序组件l PROSTAR 前处理器及后处理器l STAR Solverl Prostar 在UNIX系统下 , 进入PROSTAR的指令l Prolinkl 若欲以不同参数设定进入PROSTAR , 需执行 Prolinkl 以产生local的执行档 ”prol-xm”l Starlink 编译STAR可执行的执行档l Ufile 将所有子程序均放置于此子目录下 , 此目录在该工作目录下PROSTAR GUIPROSTAR opening screen for Motif versionsOutput Window and Graphics Window.NoteThe Easy GUI panel The Easy GUI Panel Guide鼠标的使用l 左键 旋转l 中键 放大缩小l 右键 移动PROSTAR的指令特性l 只记前面四个英文字母l 指令后面的变量 , 可用空格或逗点区隔l 逗点间的空格不输入的话就是内定值 , 通常为零l 以 $ 符号可同时执行两个指令l 一行指令最多80个字母Usage of SET何谓SET可视为一个集合，针对要处理的组件部分放入SET之中，STAR-CD做的动作都是透过SET。何时会用到SET1.绘图2.建立模型3.检查模型4.后处理常用的SETCSET：Cell setVSET：Vertex setBSET：Boundary setSPLSET：Spline setBLKSET：Block set常用的SET指令形式COMMAND , OPTION1 , OPTION2其中Command有CSET，VSET，BSET，SPLSET，BLKSETOPTION1有ALL，NONE，NEWSet，ADD，DELEte，SUBSet，INVEOPTION2有List，Type，Zone，Number Range，Geometric Range接口说明Edit Types：定义新的Cell typeSet Active Type：接下去产生的Cell均属于此种TypeModify Type：改变Cell的TypeDelete Cells：将Cell从模型中去除Add Shells：在Cell表面加上一层ShellAdd Baffle：在Cell表面加上一层BaffleAll Cells：所有Cell均放入CSET中None：所有Cell均不放入CSET中Invert：将目前不在CSET中的Cell放入CSET中New：定义新的CSETAdd：增加Cell至CSET中Delete：从CSET中去除某些Cell (和Delete Cells不 同)Subset：从目前CSET中，在区分新的CSET Other：读入、输出Cell及加密Cell Cell List：将CSET中的Cell列出来 Compress：将Cell Number重新按照顺序编号 Cell Plot：将CSET中的Cell秀在屏幕上实例说明1.CELL SET cset,news,type,3：将Type 3的cell放入CSET中 cset,news,zone：被鼠标zone到区域中的cell放入CSET中 cset,delete,cx：被鼠标pick到的cell均拿出CSET中2.VERTEX SET vset,news,cset：将CSET中的vertex放入VSET中 vset,all：将所有vertex放入VSET中3.BOUNDARY SET bset,news,inlet：只将inlet boundary放入BSET中 bset,delete,symplane：将symmetry plane的boundary拿出BSET4.其余的类似SET DISPLAY 说明CPLOT：只将CSET中的cell秀在屏幕上VPLOT：只将VSET中的vertex秀在屏幕上BDISplay on：只将BSET中的boundary秀在屏幕上SPLOT：只将SPLSET中的spline秀在屏幕上BLKPLOT：只将BLKSET中的block秀在屏幕上常用TOOLS的说明STAR GUIde：打开STAR-GUIdeBlock Tool：定义Block SetBoundary Tool：定义Boundary SetCell Tool：定义Cell SetCheck Tool：检查Model有无问题Color Tool：设定Color TableCouple Tool：设定Couple SetGraph Tool：检视Model的方式Light Source Tool：光源设定Light Material Tool：光源设定Spline Tool：设定Spline SetUsers Tool：使用者定义Vertex Tool：设定Vertex SetConvert：读取其他软件的Model以及将 STAR-CD的结果档转成Coded file，Binary及Coded File之间互相 转换Mesh Generate with VC3D适用范围：规则外型问题指令范例：vc3d,Xs,Xe,Node,Ys,Ye,Node,Zs,Ze,NodeSTAR GUIde 说明如下由Create and Import Grids Create Grids Create 3-D Grids using Simple Shapes可出现左图：1.Select a Coordinate System设定坐标系统2.Select Cell Type设定产生的Cell Type3.下方九个空格分别输入X、Y、Z三个方向的范围及切割的格点数范例1. csys,22. vc3d,0,5,5,0,360,36,0,20,20说明1.设定成第二坐标系统 (圆柱坐标)2.从半径为0至半径为5的距离切5个格点；圆周方向从0度到360度切36个格点；轴向由Z = 0至Z = 20的距离切20个格点Tutorial 1 Exercise1.csys,12.vc3d,0,0.3,30,0,0.3,30,0,0.01,13.vc3d,0.3,0.4,10,0.27,0.3,3,0,0.01,14.cset,all5.plty,qhid (消隐)6.Plot Background Reverse 修改背景颜色7.view,-1,1,18.cplot9.edge,on $ replot10.vmerg,all11.vcom,all12.y13.ccom,all14.y15.cplot16.edge,off $ replot17.File Save ModelMesh Generate with PATCH适用范围：2-Dimension Model指令范例：patch,vx,vx,vx,vx,nci,ncj,ratioi,ratiojvcex,1,10000,cset,local,dx,dy,dz,bothSTAR GUIde Tool：指令说明1.vx：用鼠标选取一 个vertex2.nci,ncj：分别为i方向及j方向的格点数3.ratioi,ratioj：控制i方向及j方向的网格疏密注意事项：1.PATCH的四个端点间的spline必须是连续的2.用PATCH产生出来的网格必须是Shell Type3.在用vcex指令前必须将Cell Type改回Fluid或SolidNoteTutorial 2 Exercise题目与Tutorial 1 Exercise相同1.v,1,0,0,02.v,2,0.3,0,03.v,3,0,0.27,04.v,4,0.3,0.27,05.v,5,0.4,0.27,06.v,6,0,0.3,07.v,7,0.3,0.3,08.v,8,0.4,0.3,09.vset,all10.cdis,on,vert11.clrm,reverse12.vstyle,3,6,1 $ cplot13.Tools Cell Type Edit Types14.Highlight type 5并将Cell type由Fluid改为Shell然后Apply and Close(如右图)15.numb,vert,on16.cplot17.patch,vx,vx,vx,vx,30,2718.patch,3,4,7,6,30,319.patch,4,5,8,7,10,320.numb,vert,off21.cdis,off,vert22.cset,all23.cplot24.ctype,125.vcex,1,10000,cset,local,0.01,both 26.cset,news,shell27.cdel,cset28.vmer,all29.c30.vcom,all31.y32.ccom,all33.y34.cset,all35.view,-1,1,136.plty qhid $ cplotMesh Generate with Mesh Tool适用范围：所有几何外型，由CAD读入之图形使用要领：耐心、细心STAR GUIde 说明如下：由Create and Import Grids Create Grids Create Block Structured Grids可看到左图，以产生BLOCK为目的：1. Select Items 选择Vertex2. 以鼠标按照CAD图文件内的点的位 置依序点选Vertex3. 按下下方的Create Spline钮即可产 生一条Spline4. 同样动作作12次，其目的在产生 Block所需的12条边注意事项1. 每一条Spline之间都必须两两相连2. 一个Block只能有12条Spline，不 能多也不能少续接下页在12条Spline产生之后，接下来是要产生Block，步骤如下：1. Select Items选择Vertex of Spline2. 以右手定则 (逆时针方向)点选8个 端点3. 按下下方Create Block钮即可注意事项1. 需检查Block的边是否和12条Spline 相符合2. 如有不符合的情形发生，通常都是 Spline间并没有连接在一起3. 此时须把该条Spline delete后重新产 生续接下页在Block产生完后并且没有问题后，接下来需定义Block各边的格点密度，其步骤如下：1. Select Items选择Block Edge2. 用鼠标点选欲设定的那条边3. 下方Numeric Parameter的空格处输入欲分割的格点数4. 按下下方Number of Cells的钮5. 等全部的边都定义完后(三次)6. 按下Generate Mesh即可补充说明：1. Space Factor可控制该边的疏密程度2. Block Trace在多个Block同时存在时 可同时分割相对应的边3. Map Face To Shells可将Block的面投 射到CAD图档的面上Tutorial 3 Exercise题目：利用Vertex、Spline、Block循序渐进的方式建立模型1.v,1,0,0,02.v,2,0,10,03.v,3,10,0,04.v,4,10,10,05.v,5,0,0,106.v,6,0,10,107.v,7,10,0,108.v,8,10,10,109.vset,all10.view,1,1,0.511.cdisp,on,vert12.vstyle,3,4,013.cplot14.开启STAR GUIde 中Create and Import Grids Create Grids Create Block Structured Grids15.Select Items 选择Vertex16.利用左图产生12条Splines17. Select Items选择Vertex of Spline18. 以右手定则点选8个端点后按下下方Create Block钮即可19. Select Items选择Block Edge20.用鼠标点选欲设定的那条边21.下方Numeric Parameter的空格处输 入欲分割的格点数22.按下下方Number of Cells的钮接下页23.等全部的边都定义完后(三次)24.按下Generate Mesh即可25.cdisp,off,vert26.plty,qhid27.cplotUsage of COUPLE SET in PROSTAR (Integral)适用范围：不连续的格点呈整数倍比例，通常发生在局部加密使用要领：将不连续区域的Cells放入CSET中在产生Couple SetGUI Tool 说明如下：1. 可由TOOLS Couple Tool叫出左方的Couple Table2. 再利用Cell Tool将格点不连续且不连续面两边的格点为整数倍比例的Cells放入CSET中3. 点选Integral Match钮则会出现下图4. 将下方Couple Type由2改为15. 执行Apply即可6. 产生完Couple Set后记得Merge及CompressTutorial 4 Exercise1.ctyp,12.vc3d 0 1 5 0 1 5 0 5 253.ctab,2,fluid,54.ctyp,25.vc3d 0 1 10 0 1 10 5 10 256.view,17.plty,ehid8.cset,news,fluid9.cplot10.view,1,1,-111.dist,112.plty,qhid13.replot14.view,115.replot16.cset,news,zone 用鼠标将不连续的区域框起来17.cplot18.cptype, 119.cpmatch,cset,0.01,0.25,15, ,vfix,120.cpset, all21.cpmerge,all22.cpcompress,all $y23.view,1,1,-1 $repl24.cset,all25.cplotUsage of COUPLE SET in PROSTAR (Arbitrary)适用范围：不连续的格点呈非整数倍比例，通常发生在任意衔接使用要领：将不连续区域的Cells分为Master及Slave。通常以面积 较大的Cell Face选为MasterGUI Tool 说明如下：由Couple Tool Arbitrary Match钮可看到左图1. 先利用Cell Tool将不连续格点接面两边 的Cell改为不同的Cell Type2. 设定Master Cell Type / Group (输入Cell Type的数字)3. 设定Slave Cell Type / Group (输入Cell Type的数字)4.其余设定不动5.Apply左图为Edit一个新的Couple Type1. 其中Partial Boundaries选择为on2. Tolerance是指Arbitrary Couple 两个面积的差，默认值为0.02(2%)Tutorial 5 Exercise1.ctyp,12.vc3d,0,2,10,0,2,10,5,10,253.ctab,2,fluid,54.ctype,25.loca,5,cyli,1,1,06.csys,57.vc3d,0,0.77,5,0,360,18,0,5,258.view,1,1,-19.cset,news,type,210.plty,qhid11.cplot12.vset,news,cset13.vmer,vset14.c15.view,116.plty,ehid17.cset,news,fluid18.cplot19.view,0,0,120.plty,qhid21.replot22.view,1,1,-123.dist,224.replot25.cptab,2,arbi,on,0.0226.cpar,type,1,2,0.01,0.25,15,227.cset,news,cpra,all28.plty,ehid29.view,1,1,-130.cplot31.plty,qhid32.cset,news,fluid33.cplotProperties and Region Definitions可由Cell Tool Edit Type钮叫出左图1. Cell Type定义此Cell为何种Type 包括Fluid、Solid、Baffle、Shell 等2. Material Number则可定义多种不 同的Material3. Color Table Index设定屏幕上Cell 的颜色4. Spin Index为计算旋转机械问题时 的设定5. Initial Free Surface Material 在分 析Free Surface问题时的设定， 其中Light的Cell必须为Material Number 1，Heavy的Cell必须为 Material Number 2。在Thermophysical Models and Properties中主要有五种设定：1. Thermal Options2. Liquids and Gases3. Additional Scalars4. Solids5. Porosity左方上图为Thermal Options的设定包括以下三种1. Radiation2. Solar Radiation3. Conjugate Heat Transfer左方下图为Molecular Properties的设定包括以下四种1. Density2. Molecular Viscosity3. Specific Heat4. Conductivity亦可由STAR-CD本身的数据库中设定工作流体Note左方上图为Turbulence Models的设定，包括Turbulence及Two-Layer与STAR-CD v3.05版较为不同的地方除了能用的Turbulence Model增加之外，还多了LES Model左方下图为针对Energy Equation的设定Note左方上图是针对考虑浮力效应及重力场问题的设定其中Reference Location可透过鼠标来指定左方下图是设定计算Domain的Initial ConditionNote左方上图为设定Monitoring Cell & Reference Data其中Monitor Cell的物理量，在迭代过程中会出现在屏幕右半部。而在Boundary condition中的压力边界条件是相对于此处的Reference Pressure。左方下图是选择Chemical Scheme NumberNote左方上图为Scalar的Molecular Properties设定，通常在解化学反应时会用到，除了STAR-CD本身的数据库外，亦可建立自己特殊物质的数据库左方下图是固体材质的设定，包括Density、Conductivity及Specific Heat，这些值均可透过子程序将其变化导入计算Note本页为Boundary Condition的设定左图上方为定义何处属于何种的边界条件，定义边界范围的方法如下1. Pick Cell Faces2. Select a Zone3. Surface Based on Edges4. Surface Based on Vset在定义完边界范围后，可由左图下方窗口输入该边界条件的相关参数NoteControl Module and ConvergenceSTAR GUIde中的Analysis Controls主要针对迭代方面的控制，包含以下三部份1. Solution Controls2. Output Controls3. Other Controls左方上图控制Analysis Type，包括1. 稳态 Steady State2. 瞬时 Transient及压力修正的算法设定，包括1. SIMPLE2. SMPISO3. PISO左方下图控制各个参数的Solver1. Equation Status：Solver的开启2. Solver Parameters：松弛系数及 Inner iteration3. Differencing Schemes：对流项差 分法Note左方上图针对Scalar的松弛系数、差分法.等作设定左方下图控制迭代过程中屏幕的输出参数数据Note左方上图Analysis Output控制输出至star.pst结果档的参数，包括壁面的剪应力、热传系数等，及使用User Subroutineposdat.f左方下图Miscellaneous Controls控制数个User Subroutine，包括MassMomentum、Turbulence及EnthalpyNotePost-Processing在STAR-GUIde中，主要的后处理如左图，至于较特殊的后处理，可由Graphic 窗口或指令来达成，在后处理部分主要分为四部分1. Load Data2. Create Plots3. Graphs4. Particle Tracks左图为Load Data的窗口接下去的后处理均以下面的例子作为基础NoteCreate Plots主要分为五个部分1.3-D Surface2.Section Clipped3.IsoSurf4.Vectors5. Options以下为如何画出3-D的速度向量图的步骤1. Load Static Post Data2. Get Cell Vector Data3. Select 3-D Surface Plot4. Plot to ScreenNote此为3-D的速度向量分布图Note以下为表现截面图的方法1. Load Static Post Data2. Get Cell Vector Data3. Select Section Clipped4. Plot to Screen其中选择接口的方式有两种1. 鼠标选取2. 直接输入位置及法向量下图为其结果Note左方上图为Multiple Plane Plot的设定，当截面图确定后，有两种方式表现动画的结果，包括下面两种方式1. 沿着Normal方向2. 沿着Spline方向定义完表现方式后，执行Sweep即可左方下图为利用鼠标产生Spline的方法Note以下是表现等值面的步骤1.Load Static Post Data2.Get Cell Scalar Data3.Select IsoSurf4.Plot to Screen其中可任意调整等值面的值为何，亦可秀出等值面的动画结果。下方为其结果图Note左方上图可控制向量的相关参数1. Presentation Grid2. Vector Scale3. Vector Arrows4. Thin Vectors可由Create Plots Vectors出现此窗口左方下图主要分为三部份1. Color Scale2. Colormap3. Display Options用来控制结果参考值的Table范围及Legend的显示Note接下来是表现Particle Tracks的方法1.Load Static Post Data2.Get Vertex Velocity Magnitude 3.Create & Add Vertex4用鼠标选取particle位置，如下 图5.Add Locations to List6.Create TracksNoteTo be continue在选定完Particle的起始位置后会自动出现左方窗口，主要分三个部分1.Particle Type2.Number of Replays3.SPEED4.LENGTH可控制Particle Tracks的形式及拨放次数等相关参数下图及下页分别为Continuous及Ribbon type的结果Note若Particle Type选择Ribbon时会出现Ribbon Width可控制Ribbon的宽度Note接下来是如何利用Graphs的功能画出X-Y图1.若要画Cell Data需先将这些Cell放入Cset中，如下图所示2.在Graphs Data Type设定Data Type及Post Value3.DoneNote接下来的是Graphs Data及Options两部分的设定，Graphs Data的设定包括1. Title2. Subtitle3. X & Y axis Title4. X & Y axis Maximum & Minimum Value Setting5.Legend Title设定完后按下Done会自动进入下一个窗口Options，可选择多种不同的Graphs表示方式，选定之后结果如下页所示Note指令补充V:点产生v,n,x,y,zv:vertex点的生成n:生成点的编号x,y,z:坐标轴(r,thita,z)Ex: v,1,0,0,0 =产生点编号为1;坐标0,0,0VGEN:点复制Vgenerate, Nset, Nvoff, Nv1, Nv2, Nvinc, Dx, Dy, Dz, RatioNset:表示复制数(含被复制点)Nvoff:点复制后增加值Nv1, Nv2, Nvinc:被复制的点编号的范围或以vset,代替Dx, Dy, Dz,:复制点相对坐标变化情形Ratio:比例，大于一渐增，小于一渐减，加负号疏密Ex: vgen,5,1,1,1,0,0 = 复制四点,编号为,2,3,4,5,其坐标为(2,0,0),(3,0,0),(4,0,0)SPLine:线制作SPL, Nspl, OPTION: OPTION: VLIST, NV1, NV2, NV3,:点编号 Vrange, NV1, NV2, NVINC:起终变化Ex. Spl, 1, vlis, 1,7,11,13,16Ex. Spl, 2, vran,1,9,2强迫折角在编号号码前加负号PATCH:面的产生(cell typeshell)PATCH, NVI, NV2, NV3, NV4, NCI, NCJ, NVINCI, NVINCJ, NVSTART,CREOPT, ICSRF(0), NITER(0), TOL(0001), RLXF(9), RatioI(I), RationJ(I)NVI,NV4:面上的4项点NCI, NCJ:延I, J方向切的格点数CREOPT: Both内建 Vert. Cell.NITER:（0）smoothVCEX:由shell面产生网格指令VCEX,NSET,NVOFF(MINI),NC1(1),NC2(NC1),NCINC(1),OPTION,/BOTH/VERT/CELL/OPTION： /NORMAL,DT,VRERF/ or /LOCAL,DX,DY,DZ/Nset:产生网格层数Nvoff:vertex点编号数的增加Nc1,Nc2,Ncinc:被复制shell的区间,一般以cset,取代Normal,dt,vrerf:沿vref坐标系统产生dt之厚度;1,2,3代表x,y,z(r,thita,z)Local,dx,dy,dz:沿坐标系统差dx,dy,dz产生VFILL:网格格点填充（位置编排）Vfill, NV(1), NV(2), NNUM, Nvstar, Nvinc, Nrep, Nrinc, Ratio指定起始点编号(NV(1)至终止点编号(NV(2)之间夹点数(Nnum,不含起终点)Nvstar, Nvinc:中间来点第1点编号,其间差距Nrep, Nrinc:延Nrep坐标系统Nrinc坐标系(1,2,3)Ratio: 1渐増 1渐减- n对称面的重新排列vfill,1,5,3,2,1,5,5=值每次增加情形 repeat次数rnrepeat rn次(含第一次) 针对上一次指令数字部份CGEN:网格格点复制CGEN,NSET,NVOFF(0),NC1(1),NC2(NC1),NCINC(1),VOPTIONVOPTION: /NONE/ /VGEN,IC,DX,DY,DZ/ /VREFLECT,IC,IDIR/Nset:复制数目(含本身)Nvoff(0):vertex点的编号增加量Nc1,Nc2,Ncinc:被复制格点数的编号区域,一般以cset,取代(三个逗点不可省)Vgen,ic,dx,dy,dz=ic编号坐标系统,以dx,dy,dz做复制Vreflect,ic,idir=沿ic坐标之idir方向做镜射例一点，线，面1. csys,1 坐标切换2. v,1,0,0,0 产生点3. v,2,5,0,04. v,6,10,5,05. v,7,10,10,06. v,8,0,10,07. vset,all 把点丢入set中8. vdisp,on,vert $ view,0,0,1 秀出点图9. local,5,cyli,10, 产生一新圆柱坐标系统,5为编号,10表x方向坐标移位10. vgen,4,1,2,2,0,0,-22.5,0 (or vfill,2,6,3,3,1) 复制点11. vset,all $ cplot12. spl,1,vlis,1,-8,7 产生线13. spl,2,vran,2,6,114. cdisp,on,spli $ spls,all $ cplot 秀出线15. ctab,5,shell, 产生shell type特性的网格16. patch,1,2,6,7,5,10 产生面17. cset,all $ cplot 秀结果18. ctab,1 变换cell type 19. vcex,10,1000,cset,local,0,0,0.2,both 由面产生网格20. cset,news,type,1 $ cplot 仅秀出fluid的网格形式21. vcom,all22. y23. cgen,4,10000,cset,vgen,5,0,90,024. vset,all25. vmerg,all 移除重复的点26. c 继续上一步骤2127. cplot例一之一 block1. csys,1 确定坐标系统2. v,2,10,10,03. v,3,-10,10,04. csys,2变更坐标系统为圆柱坐标5. v,1,5,45,0画点6. v,4,5,135,07. numb,vset,on打开点的标号功能8. vfill,1,4,3,5,1连接线9. vset,all $ cdis,on,vert显示点10. cplot11. spl,1,vlis,1,5,6,7,4画线12. spls,all $ cdisp,on,spli13. cplot14. vgen,2,100,vset,0,0,5复制15. spl,2,vlis,101,105,106,107,10416. vset,all $ spls,all $ cplot17. blk,1,4,1,2,3,104,101,102,103 建block18. blks,all $ cdisp,on,bloc $ cplot 显示block19. blkf,1,10,5,5,0,0,0,1,1,1,1,0,0 定义block的网格切分20. blke,1 切网格21. cset,all $ cplot22. vcom,all23. y24. ccom,all25. y26. cset,news,fluid27. cgen,4,1000,cset,vgen,2,0,90,0 复制28. cset all $ cplot29. vmerg,all $ c $ cplot 移除重复点 例二：圆柱O-grid产生方式1. csys,22. v,1,5,0,03. v,2,10,0,04. vgen,10,1,2,2,0,0,10,05. v,12,5,90,06. ctab,5,shell, 产生shell type特性的网格7. patch,1,2,11,12,5,108. cset,news,type,59. cgen,4,1000,0,90,010. patch,13,1013,2013,3013,10,1011. cset,all12. vmer,all13. y14. cplot15