STARCCM3DCAD培训教程.ppt

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1、STARCCM3DCAD培培训教程教程STAR-CCM+3D-CAD培训培训 目标：目标：利用利用STAR-CCM+中的实体建模器中的实体建模器3D-CAD创建几创建几何模型；何模型；运行计算；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培训培训 利用利用3D-CAD3D-CAD创建一个简化的旋风分离器几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。出口高度对于流场的影响。STAR-CCM+3D-CAD培训培训本教程中将介绍以

2、本教程中将介绍以3D-CAD的几个基本概念，如下：的几个基本概念，如下：创建新的创建新的3D-CAD模型模型创建草图并施加约束和尺寸创建草图并施加约束和尺寸旋转和拉伸草图旋转和拉伸草图指定面指定面在解析中使用在解析中使用3D-CAD模型模型修改几何模型并重新运算修改几何模型并重新运算目录目录l创建几何模型创建几何模型l创建创建Geometry partsl分配新分配新Regionl生成网格生成网格l设置模型设置模型l生成生成Scalar scenel运行计算运行计算l后处理后处理生成流线生成流线Streamlines scenel修改几何模型、重新运行计算修改几何模型、重新运行计算l总结总结新

3、建新建simulation启动启动STAR-CCM+，并新建一个，并新建一个simulation选择选择FileSave As，以，以cyclone.sim保存保存右击右击Geometry3D-CAD Models，选择，选择New新建新建simulationl在在3D-CAD中会出现一个目标树，包括中会出现一个目标树，包括Bodies,Features和和Design Parameters。同时将自动创建。同时将自动创建 一个一个3D-CAD View视图用以显示模视图用以显示模型特征。最初，在这个视图上将显示三个初始草图平面，这三个草型特征。最初，在这个视图上将显示三个初始草图平面，这三个

4、草图平面是添加模型特征的基础。图平面是添加模型特征的基础。重命名：选择重命名：选择3D-CAD Models，按，按F2或者右击选择或者右击选择Rename，将，将其改为其改为Cyclone草绘旋风分离器轮廓草绘旋风分离器轮廓l模型的第一个特征是一个草图，它可以定义出分离器的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。容腔轮廓，然后通过旋转生成一个实体。l选择选择YZ平面作为草绘平面平面作为草绘平面l右击右击Featrue-YZ，选择，选择Create Sketch草绘旋风分离器轮廓草绘旋风分离器轮廓l单击单击 ，将草绘平面调整成与屏幕平行。，将草绘平面

5、调整成与屏幕平行。草绘旋风分离器轮廓草绘旋风分离器轮廓l指定草绘平面上的网格间距，使其适合于几何模型的尺指定草绘平面上的网格间距，使其适合于几何模型的尺寸。寸。l单击单击 ，出现，出现grid spacing对话框，将对话框，将grid spacing改为改为0.025mm，单击，单击OK。鼠标操作鼠标操作调整草绘平面的位置、方向、缩放调整草绘平面的位置、方向、缩放l左击左击+拖动：旋转视图拖动：旋转视图lCtrl+左击左击+拖动：绕单轴转动拖动：绕单轴转动l右击右击+拖动：移动视图拖动：移动视图l中击中击+拖动拖动 或者或者 单独滚动滚轮：放大单独滚动滚轮：放大/缩小缩小鼠标操作鼠标操作l利

6、用上述操作将网格拖往屏幕下方，将网格上方的空白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，如图显示出来，如图创建直线创建直线l点击点击 ，在网格上移动鼠标，鼠标末端有一个蓝色的，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面板中的面板中的Line properties框中，框中，坐标值会随着鼠标的移动而发生变化。坐标值会随着鼠标的移动而发生变化。lSnap to Grid默认被选，鼠标点会自动跳到最近的网格默认被选，鼠标点会自动跳到最近的网格线交叉点。线

7、交叉点。创建直线创建直线l将鼠标移动到（将鼠标移动到（0.0,0.3），单击鼠标左键，生成第一个），单击鼠标左键，生成第一个点。点。创建直线创建直线l近似地创建第一条直线，然后利用尺寸和约束得到精确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。结果。l按按 键退出草绘工具。键退出草绘工具。l先按先按 退出，然后选择新的草绘实体工具。退出，然后选择新的草绘实体工具。创建直线创建直线l创建完第一个点后，将鼠标水平移动到第一点的左边，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。选择一个点，创建一条水平线。创建直线创建直线l创建连续线时，软件把上一条直线的结束点

8、默认为下一创建连续线时，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，创建连续条线上起始点。重复以上操作，按如下几图，创建连续线。线。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l在第一条水平线上右击，选择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，完成后将在第一条水平线上出现 ，表，表示此条线已经添加了示此条线已经添加了水平约束。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l选择第一条水平线，然后按住选择第一条水平线，然后按住Ctrl键，选择第二条水平键，选择第二条水平线，右击，选择线，右击，选择Apply Parallel C

9、onstraint，完成后，同，完成后，同样会出现样会出现 ，表示第一条水平线和第二条水平线之间，表示第一条水平线和第二条水平线之间添加了添加了平行约束。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l运用同样的方法，对第一条垂直线添加运用同样的方法，对第一条垂直线添加垂直约束垂直约束，对第，对第一条垂直线和第二条垂直一添加一条垂直线和第二条垂直一添加平行约束平行约束。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l选择任意一点线，右击选择选择任意一点线，右击选择Apply Length Dimension。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l右击第一条水平线，出现右击第一条水平线，出现Dimension对话框，输入对话框，输入0.0

10、75m。l重复以上操作，给其他直线添加尺寸，如下图。重复以上操作，给其他直线添加尺寸，如下图。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l完成后，视图将如下所示。完成后，视图将如下所示。添加约束和尺寸添加约束和尺寸l完成其他直线的草绘，如图所示完成其他直线的草绘，如图所示添加约束和尺寸添加约束和尺寸l为了使旋风分离器的中心轴与草图平面的为了使旋风分离器的中心轴与草图平面的Y轴重合，可轴重合，可按如下操作进行：按如下操作进行：左击轴线上的任意一点，拖动鼠标，将这一点拖动左击轴线上的任意一点，拖动鼠标，将这一点拖动至坐标轴原点至坐标轴原点创建构造线创建构造线l为了在后述操作中运用旋转工具创建实体，需先创建一为了

11、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。运用条构造线作为旋转轴线。运用Line工具沿着工具沿着Y轴创建一轴创建一条直线，完成后按条直线，完成后按退出。退出。创建构造线创建构造线l右击构造线，选择右击构造线，选择Set As Construction。创建构造线创建构造线l完成上述操作后，构造线将由实线变成虚线，当退出草完成上述操作后，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。绘模式后，构造线将变成不可见。l将构造线与旋风分离器的中心线之间添加将构造线与旋风分离器的中心线之间添加相合约束。旋转轮廓旋转轮廓l重命名草图轮廓为重命名草图轮廓为Sketch

12、 Profile。l右击右击Features Sketch Profile，选择，选择Create Revolve。旋转轮廓旋转轮廓lDirection 旋转方向旋转方向lBody Interaction 相交操作相交操作lAxis 旋转轴旋转轴lAngle 旋转角度旋转角度 旋转轮廓旋转轮廓l完成上述操作后，视图如下图所示。完成上述操作后，视图如下图所示。旋转轮廓旋转轮廓l完成上述操作后，特征树中将出现完成上述操作后，特征树中将出现Body 1和和Revolve 1，将，将Body 1改为改为Fluid。创建出口管创建出口管l利用鼠标操作，将视图旋转到合适的角度，右击模型顶利用鼠标操作，将视

13、图旋转到合适的角度，右击模型顶部的下沉面，选择部的下沉面，选择Create Sketch。创建出口管创建出口管l此时，将显示出草绘平面，点击此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平，使草绘平面平行于屏幕。行于屏幕。l点击点击 ，视图变为透明。，视图变为透明。l在在Create sketch entities面板中点击面板中点击 ，选择坐标原，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，近似地定为似地定为0.06m，然后通过，然后通过Circle properties框将圆的框将圆的半径精确地改为半径精确地改为0.07m。创建出口管

14、创建出口管l点击点击OK，退出草绘，点击，退出草绘，点击 ，视图变为非透明。，视图变为非透明。l完成上述操作后，特征树中将出现完成上述操作后，特征树中将出现Sketch 1，右击，选，右击，选择择Create Extrude。创建出口管创建出口管l在在Extrude面板中，确认面板中，确认Body Interaction默认为默认为Merge。这样出口管生成后，将会与容腔合并为一体。这样出口管生成后，将会与容腔合并为一体。创建出口管创建出口管l完成上述操作后，视图如下图所示。完成上述操作后，视图如下图所示。创建入口导管创建入口导管l右击右击Features YZ，选择，选择Create Ske

15、tch创建入口导管创建入口导管l此时，将显示出草绘平面，点击此时，将显示出草绘平面，点击 ，使草绘平面平，使草绘平面平行于屏幕。行于屏幕。l点击点击 ，视图变为透明。，视图变为透明。l利用鼠标操作，将视图调整为下图所示。利用鼠标操作，将视图调整为下图所示。创建入口导管创建入口导管l点击点击 (创建长方形创建长方形)，单击分离器的左上角作为第一单击分离器的左上角作为第一点。点。创建入口导管创建入口导管l移动鼠标至右下角方向，使移动鼠标至右下角方向，使properties 框中框中Length显显示为示为0.05 m，Width 为为0.15 m，点击以确定这点的位，点击以确定这点的位置。同时，水

16、平和垂直约束自动添加至长方形。置。同时，水平和垂直约束自动添加至长方形。创建入口导管创建入口导管l点击点击OK，退出草绘，点击，退出草绘，点击 ，视图变为非透明。，视图变为非透明。l拉伸拉伸Sketch 2，Distance为为0.35m。创建入口导管创建入口导管l完成上述操作后，视图如下图所示。完成上述操作后，视图如下图所示。设置设计参数设置设计参数l为了后述能够方便地修改出口管的位置，需设置一个设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。行设置。l右击右击Sketch Profil

17、e，选择，选择Edit设置设计参数设置设计参数l右击第一条垂直线的标注，选择右击第一条垂直线的标注，选择Edit Dimension设置设计参数设置设计参数l在在Dimension对话框中点选对话框中点选Expose parameter以激活以激活Name框。框。设置设计参数设置设计参数l在在Name框中输入框中输入PipeDepth，点击，点击OK。设置设计参数设置设计参数l为了确保以上改变只会影响到第一条垂直线的长度，而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。个点的位

18、置进行固定。设置设计参数设置设计参数l选择顶部的点，按住选择顶部的点，按住Ctrl，选择右下角的点，右击点，选择右下角的点，右击点，选择选择Apply Vertical Distance设置设计参数设置设计参数l在在Dimension对话框中，将对话框中，将value设为设为0.9 m，点击，点击OK。完成上述操作后，草图如下图所示。完成上述操作后，草图如下图所示。设置设计参数设置设计参数l点击点击OK退出。设计参数将显示在退出。设计参数将显示在Design Parameters管理器中，选择管理器中，选择PipeDepth，在，在Properties中即可看到中即可看到这个值，可以通过编辑这

19、个值来修改模型。这个值，可以通过编辑这个值来修改模型。指定入口和出口面指定入口和出口面l准备几何模型的最后一步：指定入口和出口面。当准备几何模型的最后一步：指定入口和出口面。当3D-CAD模型通过模型通过geometry parts输入到输入到simulation时，时，命名后的命名后的faces将被定义为分离的将被定义为分离的surfaces，因此，当，因此，当模型归属于一个新模型归属于一个新region时，这些时，这些surfaces将很容易被将很容易被当成是分离的当成是分离的boundaries。l简单快捷的重命名方法：通过鼠标操作将视图调整到一简单快捷的重命名方法：通过鼠标操作将视图调

20、整到一个合适的角度，右击长度形入口面，选择个合适的角度，右击长度形入口面，选择Rename。指定入口和出口面指定入口和出口面l在在Rename对话框的对话框的name栏里输入栏里输入inlet，点击，点击OK。指定入口和出口面指定入口和出口面l通过同样的方法，重命名出口面。通过同样的方法，重命名出口面。退出退出3D-CADl点击点击Close 3D-CAD，退出，退出3D-CAD。l保存保存创建创建Geometry Partl右击右击Geometry3D-CAD ModelsCyclone，选择，选择New Geometry Partl打开打开PartsFluidSurfaces，可以看到先前

21、指定的，可以看到先前指定的inlet和和outlet作为分离的作为分离的surfaces存在存在分配分配New Regionl右击右击Parts Fluid，选择，选择Set Region New.分配分配New Regionl在在New Region from Parts Options对话框中将对话框中将Boundary Mode设置为设置为One boundary per part surface，点击，点击OK分配分配New Regionl右击右击Scenes，选择，选择New Scene Geometryl打开打开Regions Fluid Boundaries查看所有边界查看所有边

22、界生成生成Meshl右击右击Continua，选择，选择New Mesh Continuum.l右击右击Mesh 1 Models，选择，选择Select Meshing Models.生成生成Meshl在在Meshing Model Selection对话框中，选择对话框中，选择Surface Mes框中的框中的Surface Remesher以及以及Volume Mesh框中框中的的Polyhedral Mesher，最后点击，最后点击Close生成生成Meshl选择选择Mesh 1 Reference Values Base Size，将，将Value 设定为设定为0.012 m生成生成

23、Meshl点击点击 (Generate Volume Mesh)生成体网格生成体网格l点击点击scene/plot，右击，右击Displayers Geometry 1 Parts，选择，选择Edit.l打开打开Edit框中的框中的Regions Fluid，勾选，勾选Default,Inlet和和Outlet生成生成Meshl右击右击Geometry Scene 1，选择，选择Apply Representation Volume Mesh生成生成Meshl点击点击 (Turn mesh on or off)，选择，选择Mesh Onl也可在也可在Geometry Scene1Propert

24、ies中，勾选中，勾选mesh 设置设置 Casel选择物理模型：选择物理模型：打开打开simulation，右击，右击the Continua Physics 1 Models，选择，选择Select models.设置设置 Casel依次选择依次选择SteadyGasSegregated FlowConstant DensityTurbulentK-Omega TurbulenceTurbulence Suppression完成上述选择后，视图如完成上述选择后，视图如右图，最后，点击右图，最后，点击Close设置设置 Casel指定指定Boundary Conditions 选择选择Reg

25、ions Fluid Boundaries Inlet，在，在Properties中将类型设置为中将类型设置为Velocity Inlet设置设置 Casel选择选择Inlet Physics Conditions Turbulence Specification，将，将Method设置为设置为Intensity+Length Scale.设置设置 Casel选择选择Inlet Physics Values Velocity Magnitude Constant，将，将Value设置为设置为5 m/s设置设置 Casel选择选择Outlet，将，将Type设置为设置为Flow-Split Ou

26、tlet准备准备Scalar Scenel点击点击 (Create/Open Scenes)，右击，右击Derived Parts，选择选择New Part Section Plane.准备准备Scalar Scene 在在Create Section面板中，实施以下操作面板中，实施以下操作l确保确保Input Parts 框中，框中，Fluid被选中被选中l将坐标原点设为将坐标原点设为0,0,0 ml将法向量设置为将法向量设置为0,1,0 ml在在Display下，选下，选Existing Displayer 和下拉选择和下拉选择Scalar 1 最后点击最后点击Create和和Close准

27、备准备Scalar Scenel利用鼠标操作，可以看到利用鼠标操作，可以看到Scalar Scene 1如下图所示如下图所示准备准备Scalar Scenel点击点击scene/plot，选择，选择Displayers Scalar 1 Scalar Field准备准备Scalar Scenel在在Properties窗口中，将窗口中，将Function设置为设置为Velocity k以显示以显示Z方向的速度方向的速度l选择选择Displayers Scalar 1，将，将Contour Style设置为设置为Smooth Blended运行运行Simulationl点击点击 ，选择，选择Sc

28、alar Scene 1以查看计算结果，计算以查看计算结果，计算结束后，点击结束后，点击 保存，保存，scalar scene结果如下图结果如下图生成流线图生成流线图Streamlines Scenel (Create/Open Scenes)，选择，选择Geometryl选择选择simulation，右击，右击Derived Parts，选择，选择New Part Streamline.生成流线图生成流线图Streamlines Scenel点击点击Seed Parts框中的框中的，选择对话框中的，选择对话框中的RegionsFluid，选择，选择Inletl最后点击最后点击OK生成流线图生

29、成流线图Streamlines Scenel将将Part U-Resolution设置为设置为2，Part V-Resolution为为8l点击点击Create 和和 Close生成流线图生成流线图Streamlines Scenel选择选择scene/plot，将，将Geometry Scene 2重命名为重命名为Streamlines生成流线图生成流线图Streamlines Scenel选择选择Displayers Geometry 1，在，在Properties窗口中窗口中将将Opacity 近似地设置为近似地设置为 0.3生成流线图生成流线图Streamlines Scenel选择选

30、择Displayers Streamline Stream 1，在，在Properties窗口中将窗口中将 Mode设置为设置为Ribbonsl选择选择Streamline Stream 1 Scalar Field，将，将Function设置为设置为Velocity k.生成流线图生成流线图Streamlines Scenel点击点击simulation，选择，选择Derived Parts streamline 2nd Order Integrator，在，在Properties视图中，将视图中，将Maximum Propagation设为设为15生成流线图生成流线图Streamlines

31、 Scenel完成上述操作后，流线图将如下图所示完成上述操作后，流线图将如下图所示制作流线动画制作流线动画l点击点击scene/plot，选择，选择Displayers Streamline Stream 1 Animations，在，在Properties窗口中将窗口中将Animation Mode 设为设为Tracersl选择选择Animations Streamline Settings，按照下图设，按照下图设置置properties制作流线动画制作流线动画l在在Animation工具条中点击工具条中点击 ，开始演示动画，开始演示动画，点击点击 停止播放停止播放 修改几何模型和重新运算修

32、改几何模型和重新运算l利用之前设置的设计参数利用之前设置的设计参数PipeDepth来修改几何模型来修改几何模型l点击点击simulation，选择，选择Geometry 3D-CAD Models Cyclone Design Parameters PipeDepth，将，将Value 设置为设置为0.35 m修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算lCyclone旁边会显示一个旁边会显示一个 ，表示设计参数被更改，表示设计参数被更改，需要需要update，右击，右击Cyclone，选择，选择Update修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算l显示显示Geometry Scene

33、1，右击，右击Geometry Scene 1，选择选择Apply Representation Geometry修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算l右击右击Geometry Parts Fluid，选择，选择Update，以显示，以显示tessellated surface修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算l右击右击Geometry Scene 1，选择，选择Apply Representation Volume Meshl重新生成重新生成volume mesh：点击：点击修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算l选择选择Stopping Criteria Maxim

34、um Steps，将，将Maximum Steps设为设为1400修改几何模型和重新运算修改几何模型和重新运算l关闭关闭Streamlines scene l选择选择File Save As.命名为命名为cycloneModified.siml点击点击 ，开始计算，开始计算l计算完成后，点击计算完成后，点击 保存保存l双击双击Scenes Streamlines 打开打开 streamlines scene，根据之前所述的方法演示流线动画，根据之前所述的方法演示流线动画总结总结 利用利用3D-CAD中的以下功能创建模型：中的以下功能创建模型：l草绘草绘l旋转旋转l拉伸拉伸l参数化设计功能参数化

35、设计功能l在在3D-CAD中指定入口和出口面中指定入口和出口面l在在3D-CAD中创建中创建geometry parts l给给region分配分配partsl生成网格生成网格l设置设置casel准备准备scalar scene和和streamlines scenel运行计算运行计算l利用设计参数修改利用设计参数修改3D-CAD模型，并重新计算模型，并重新计算附录附录 Representations能够追踪surface和volume meshes，Representations包含如下几种：limport imported surface mesh(利用 regions import模式)lgeometry-geometry surface(利用 parts import模式)linitial surface-initial surface from geometry partslwrapped surface-surface wrapper meshlremeshed surface-surface remesher meshlvolume mesh-volume mesh(with optional prismatic layers)lextracted surface-surface boundary mesh extracted from a volume mesh