STAR-CCM+-3D-CAD-培训教程

1、STAR-CCM+ 3D-CAD培训,CDAJ-China 技术部,STAR-CCM+ 3D-CAD培训,目标： 利用STAR-CCM+中的实体建模器3D-CAD创建几何模型； 运行计算； 利用参数化设计功能修改几何模型并重新运行计算,STAR-CCM+ 3D-CAD培训,利用3D-CAD创建一个简化的旋风分离器几何模型，目的在于分析旋风分离器容腔中不同出口高度对于流场的影响。,STAR-CCM+ 3D-CAD培训,本教程中将介绍以3D-CAD的几个基本概念，如下：创建新的3D-CAD模型创建草图并施加约束和尺寸旋转和拉伸草图指定面在解析中使用3D-CAD模型修改几何模型并重新运算,目录,创建

2、几何模型 创建Geometry parts 分配新Region 生成网格 设置模型 生成Scalar scene 运行计算 后处理生成流线Streamlines scene 修改几何模型、重新运行计算 总结,新建simulation,启动STAR-CCM+，并新建一个simulation 选择FileSave As，以cyclone.sim保存 右击Geometry3D-CAD Models，选择New,新建simulation,在3D-CAD中会出现一个目标树，包括Bodies,Features和Design Parameters。同时将自动创建 一个3D-CAD View视图用以显示模型特

3、征。最初，在这个视图上将显示三个初始草图平面，这三个草图平面是添加模型特征的基础。重命名：选择3D-CAD Models，按F2或者右击选择Rename，将其改为Cyclone,草绘旋风分离器轮廓,模型的第一个特征是一个草图，它可以定义出分离器的容腔轮廓，然后通过旋转生成一个实体。 选择YZ平面作为草绘平面 右击Featrue-YZ，选择Create Sketch,草绘旋风分离器轮廓,单击 ，将草绘平面调整成与屏幕平行。,草绘旋风分离器轮廓,指定草绘平面上的网格间距，使其适合于几何模型的尺寸。 单击 ，出现grid spacing对话框，将grid spacing改为0.025mm，单击OK。

4、,鼠标操作,调整草绘平面的位置、方向、缩放 左击+拖动：旋转视图 Ctrl+左击+拖动：绕单轴转动 右击+拖动：移动视图 中击+拖动 或者 单独滚动滚轮：放大/缩小,鼠标操作,利用上述操作将网格拖往屏幕下方，将网格上方的空白显示出来，如图,创建直线,点击 ，在网格上移动鼠标，鼠标末端有一个蓝色的小方框，表示网格点的位置。这个点的坐标值显示在Creat sketch entities面板中的Line properties框中，坐标值会随着鼠标的移动而发生变化。 Snap to Grid默认被选，鼠标点会自动跳到最近的网格线交叉点。,创建直线,将鼠标移动到（0.0,0.3），单击鼠标左键，生成第一

5、个点。,创建直线,近似地创建第一条直线，然后利用尺寸和约束得到精确结果。 按 键退出草绘工具。 先按 退出，然后选择新的草绘实体工具。,创建直线,创建完第一个点后，将鼠标水平移动到第一点的左边，选择一个点，创建一条水平线。,创建直线,创建连续线时，软件把上一条直线的结束点默认为下一条线上起始点。重复以上操作，按如下几图，创建连续线。,添加约束和尺寸,在第一条水平线上右击，选择Apply Horizontal Constraint，完成后将在第一条水平线上出现 ，表示此条线已经添加了水平约束。,添加约束和尺寸,选择第一条水平线，然后按住Ctrl键，选择第二条水平线，右击，选择Apply Para

6、llel Constraint，完成后，同样会出现 ，表示第一条水平线和第二条水平线之间添加了平行约束。,添加约束和尺寸,运用同样的方法，对第一条垂直线添加垂直约束，对第一条垂直线和第二条垂直一添加平行约束。,添加约束和尺寸,选择任意一点线，右击选择Apply Length Dimension。,添加约束和尺寸,右击第一条水平线，出现Dimension对话框，输入0.075m。 重复以上操作，给其他直线添加尺寸，如下图。,添加约束和尺寸,完成后，视图将如下所示。,添加约束和尺寸,完成其他直线的草绘，如图所示,添加约束和尺寸,为了使旋风分离器的中心轴与草图平面的Y轴重合，可按如下操作进行： 左击

7、轴线上的任意一点，拖动鼠标，将这一点拖动至坐标轴原点,创建构造线,为了在后述操作中运用旋转工具创建实体，需先创建一条构造线作为旋转轴线。运用Line工具沿着Y轴创建一条直线，完成后按退出。,创建构造线,右击构造线，选择Set As Construction。,创建构造线,完成上述操作后，构造线将由实线变成虚线，当退出草绘模式后，构造线将变成不可见。 将构造线与旋风分离器的中心线之间添加相合约束。,旋转轮廓,重命名草图轮廓为Sketch Profile。 右击Features Sketch Profile，选择Create Revolve。,旋转轮廓,Direction 旋转方向 Body In

8、teraction 相交操作 Axis 旋转轴 Angle 旋转角度,旋转轮廓,完成上述操作后，视图如下图所示。,旋转轮廓,完成上述操作后，特征树中将出现Body 1和Revolve 1，将Body 1改为Fluid。,创建出口管,利用鼠标操作，将视图旋转到合适的角度，右击模型顶部的下沉面，选择Create Sketch。,创建出口管,此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平行于屏幕。 点击 ，视图变为透明。 在Create sketch entities面板中点击 ，选择坐标原点作为圆心点，点击第二点以确定圆的半径，此处，近似地定为0.06m，然后通过Circle properties框

9、将圆的半径精确地改为0.07m。,创建出口管,点击OK，退出草绘，点击 ，视图变为非透明。 完成上述操作后，特征树中将出现Sketch 1，右击，选择Create Extrude。,创建出口管,在Extrude面板中，确认Body Interaction默认为Merge。这样出口管生成后，将会与容腔合并为一体。,创建出口管,完成上述操作后，视图如下图所示。,创建入口导管,右击Features YZ，选择Create Sketch,创建入口导管,此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平行于屏幕。 点击 ，视图变为透明。 利用鼠标操作，将视图调整为下图所示。,创建入口导管,点击 (创建长方形)

10、， 单击分离器的左上角作为第一点。,创建入口导管,移动鼠标至右下角方向，使properties 框中Length显示为0.05 m ，Width 为0.15 m，点击以确定这点的位置。同时，水平和垂直约束自动添加至长方形。,创建入口导管,点击OK，退出草绘，点击 ，视图变为非透明。 拉伸Sketch 2，Distance为0.35m。,创建入口导管,完成上述操作后，视图如下图所示。,设置设计参数,为了后述能够方便地修改出口管的位置，需设置一个设计参数，本例中将基于轮廓草图中一条直线的长度来进行设置。 右击Sketch Profile，选择Edit,设置设计参数,右击第一条垂直线的标注，选择Ed

11、it Dimension,设置设计参数,在Dimension对话框中点选Expose parameter以激活Name框。,设置设计参数,在Name框中输入PipeDepth，点击OK。,设置设计参数,为了确保以上改变只会影响到第一条垂直线的长度，而不影响其余尺寸，需将垂直方向的总长度以及顶部的某个点的位置进行固定。,设置设计参数,选择顶部的点，按住Ctrl，选择右下角的点，右击点，选择Apply Vertical Distance,设置设计参数,在Dimension对话框中，将value设为0.9 m，点击OK。完成上述操作后，草图如下图所示。,设置设计参数,点击OK退出。设计参数将显示在D

12、esign Parameters管理器中，选择PipeDepth，在Properties中即可看到这个值，可以通过编辑这个值来修改模型。,指定入口和出口面,准备几何模型的最后一步：指定入口和出口面。当3D-CAD模型通过geometry parts输入到simulation时，命名后的faces将被定义为分离的surfaces，因此，当模型归属于一个新region时，这些surfaces将很容易被当成是分离的boundaries。 简单快捷的重命名方法：通过鼠标操作将视图调整到一个合适的角度，右击长度形入口面，选择Rename。,指定入口和出口面,在Rename对话框的name栏里输入inle

13、t，点击OK。,指定入口和出口面,通过同样的方法，重命名出口面。,退出3D-CAD,点击Close 3D-CAD，退出3D-CAD。 保存,创建Geometry Part,右击Geometry3D-CAD ModelsCyclone，选择New Geometry Part 打开PartsFluidSurfaces，可以看到先前指定的inlet和outlet作为分离的surfaces存在,分配New Region,右击Parts Fluid，选择Set Region New.,分配New Region,在New Region from Parts Options对话框中将Boundary Mod

14、e设置为One boundary per part surface，点击OK,分配New Region,右击Scenes，选择New Scene Geometry 打开Regions Fluid Boundaries查看所有边界,生成Mesh,右击Continua，选择New Mesh Continuum. 右击Mesh 1 Models，选择Select Meshing Models.,生成Mesh,在Meshing Model Selection对话框中，选择Surface Mes框中的Surface Remesher以及Volume Mesh框中的Polyhedral Mesher，最后

15、点击Close,生成Mesh,选择Mesh 1 Reference Values Base Size，将Value 设定为0.012 m,生成Mesh,点击 (Generate Volume Mesh)生成体网格 点击scene/plot，右击Displayers Geometry 1 Parts，选择Edit. 打开Edit框中的Regions Fluid，勾选Default, Inlet和Outlet,生成Mesh,右击Geometry Scene 1，选择Apply Representation Volume Mesh,生成Mesh,点击 (Turn mesh on or off)，选择

16、Mesh On 也可在Geometry Scene1Properties中，勾选mesh,设置 Case,选择物理模型： 打开simulation，右击the Continua Physics 1 Models，选择Select models.,设置 Case,依次选择 Steady Gas Segregated Flow Constant Density Turbulent K-Omega Turbulence Turbulence Suppression 完成上述选择后，视图如 右图，最后，点击Close,设置 Case,指定Boundary Conditions 选择Regions Fl

17、uid Boundaries Inlet，在Properties中将类型设置为Velocity Inlet,设置 Case,选择Inlet Physics Conditions Turbulence Specification，将Method设置为Intensity + Length Scale.,设置 Case,选择Inlet Physics Values Velocity Magnitude Constant，将Value设置为5 m/s,设置 Case,选择Outlet，将Type设置为Flow-Split Outlet,准备Scalar Scene,点击 (Create/Open Sc

18、enes)，右击Derived Parts，选择New Part Section Plane.,准备Scalar Scene,在Create Section面板中，实施以下操作 确保Input Parts 框中， Fluid被选中 将坐标原点设为0, 0, 0 m 将法向量设置为0, 1, 0 m 在Display下，选Existing Displayer 和下拉选择Scalar 1 最后点击Create和Close,准备Scalar Scene,利用鼠标操作，可以看到Scalar Scene 1如下图所示,准备Scalar Scene,点击scene/plot，选择Displayers Sc

19、alar 1 Scalar Field,准备Scalar Scene,在Properties窗口中，将Function设置为Velocity k以显示Z方向的速度 选择Displayers Scalar 1，将Contour Style设置为Smooth Blended,运行Simulation,点击 ，选择Scalar Scene 1以查看计算结果，计算结束后，点击 保存，scalar scene结果如下图,生成流线图Streamlines Scene,(Create/Open Scenes)，选择Geometry 选择simulation，右击Derived Parts，选择New Par

20、t Streamline.,生成流线图Streamlines Scene,点击Seed Parts框中的，选择对话框中的RegionsFluid，选择Inlet 最后点击OK,生成流线图Streamlines Scene,将Part U-Resolution设置为2 ，Part V-Resolution为8 点击Create 和 Close,生成流线图Streamlines Scene,选择scene/plot，将Geometry Scene 2重命名为Streamlines,生成流线图Streamlines Scene,选择Displayers Geometry 1，在Properties窗

21、口中将Opacity 近似地设置为 0.3,生成流线图Streamlines Scene,选择Displayers Streamline Stream 1，在Properties窗口中将 Mode设置为Ribbons 选择Streamline Stream 1 Scalar Field，将Function设置为Velocity k.,生成流线图Streamlines Scene,点击simulation，选择Derived Parts streamline 2nd Order Integrator，在Properties视图中，将Maximum Propagation设为15,生成流线图Str

22、eamlines Scene,完成上述操作后，流线图将如下图所示,制作流线动画,点击scene/plot，选择Displayers Streamline Stream 1 Animations，在Properties窗口中将Animation Mode 设为Tracers 选择Animations Streamline Settings，按照下图设置properties,制作流线动画,在Animation工具条中点击 ，开始演示动画，点击 停止播放,修改几何模型和重新运算,利用之前设置的设计参数PipeDepth来修改几何模型 点击simulation，选择Geometry 3D-CAD Mo

23、dels Cyclone Design Parameters PipeDepth，将Value 设置为0.35 m,修改几何模型和重新运算,Cyclone旁边会显示一个 ，表示设计参数被更改，需要update，右击Cyclone，选择Update,修改几何模型和重新运算,显示Geometry Scene 1，右击Geometry Scene 1，选择Apply Representation Geometry,修改几何模型和重新运算,右击Geometry Parts Fluid，选择Update，以显示tessellated surface,修改几何模型和重新运算,右击Geometry Scene 1，选择Apply Representation Volume Mesh 重新生成volume mesh：点击,修改几何模型和重新运算,选择Stopping Criteria Maximum