如果说Fluent是CFD领域的前辈霸主的话，那么STAR CCM+可以说是后起之秀了。如果没有听过Star CCM+的话，那一定听过STAR CD，这可是当年与Fluent争夺霸主地位的CFD巨头之一。而STAR CCM+可以说是STAR CD的兄弟，也可以认为是其子孙。作为CD-Adapco的核心产品，这几年CCM+的广告是铺天盖地，反而STAR CD沉寂了不少。目前随着CD-Adapco公司被西门子收购，STAR CCM+也一并融入了西门子软件家族中。（11.04版本迟迟未见和谐，不知是否和被收购事件有关？）

Star CCM+是一款通用CFD软件，可以模拟计算绝大多数流体流动问题。下面以一个简单的案例描述此软件的使用流程，后续会有关于此软件的专题教程。

1

启动Star CCM+

• 双击桌面快捷方式，启动CCM+

新版本的CCM+启动后默认为中文界面，若要修改为英文界面，可在快捷方式属性中添加-locale en，如下图所示

• 选择菜单File → New Simulation…，弹出的对话框中选择默认设置，点击OK按钮新建一个仿真

可在此处选择并行计算，并设置CPU数量或指定并行计算机名称

2

创建几何

STAR CCM+具备不错的几何创建功能，常规的几何模型均可以在STAR CCM+中创建。

• 右键选择模型树节点Geometry > 3D-CAD Models，选择菜单项New开启几何创建模式

几何创建模式如下图所示。

包含4个区域：（1）模型树窗口（2）属性窗口（3）图形显示窗口（4）消息窗口

• 右键选择模型树节点Features > ZX，选择弹出菜单项Create Sketch，在ZX面上创建草图

• zx面创建如下图所示草图，此草图中直线段长度0.1m，圆弧半径0.1m

• 切换至XY面创建一个边长0.02m的正方形

• 建模模块中同时选择sketch 2及sketch 1，点击鼠标右键，选择菜单项Sweep，在弹出的设置面板中点击OK按钮生成3D几何

注意选择的时候先选择sketch 2，按住键盘ctrl键再选择sketch 1

• 点击Close 3D-CAD关闭建模模块，返回至仿真模块

• 仿真模块中，右键选择模型树节点Geometry > 3D-CAD Models > 3D-CAD Model 1 > Bodies > Body 1，选择菜单项New Geometry Part加载创建的几何

友情提示：STAR CCM+支持市面上绝大多数通用几何格式，若不需要利用到参数化建模功能的话，建议以导入外部几何的形式加载几何模型。3D-CAD功能虽然比较齐全，但始终比不上CAD软件的建模功能。

• 弹出的选项对话框中采用默认参数，点击OK按钮加载几何

可以看到模型树节点Parts下多了个Body 1节点。

• 右键选择模型树节点Scenes，选择右键菜单New Scene → Geometry，可以在图形窗口中查看几何

3

分割边界面

几何加载后只有一个名为Default的面（位于节点Parts > Body 1 > Surfaces > Default），需要将其分解，以方便后期边界条件设置。

• 右键选择模型树节点Parts > Body 1 > Surfaces > Default，选择菜单项Split by Part Curves…，利用特征线分割几何

这里有5种几何面分割方式，比较常用的是Patch、Part Curves及Angle。

• 弹出的对话框中采用默认设置，点击OK按钮分割几何

default表面被分割成了6个面，如下图所示。

• 将Default 3重新命名为inlet，将Default 6命名为outlet

• 同时选择Default、Default 1、Default 2、Default 4，点击鼠标右键，选择菜单项Combine合并这些面，修改其名称为walls

• 右键选择节点Geometry > Parts > Body 1，选择菜单项Assign Parts to Regions…，弹出选项对话框

• 选择选项Create a Region for Each Part及Create a Boundary for Each Part Surface，其他参数保持默认设置，点击Apply按钮确认操作

此时点开模型树节点Regions，可以看到里面多了一个名为Body 1的子节点，下属Boundaries节点中包含上面定义的各个边界名。

至此，STAR CCM+的几何准备完毕。

4

生成网格

STAR CCM+中的网格生成包括两种模式：一种为基于Part生成网格，另一种为基于Regions。这里采用基于Part生成网格。

• 右键选择模型树节点Geometry > Operations，选择弹出菜单New → Mesh → Automated Mesh弹出网格设置向导

• 在向导对话框中，选择Parts为Body 1，选择网格生成选项包括Surface Remesher、Automatic Surface Repair、Polyhedral Mesher及Prism Layer Mesher，点击OK按钮确认操作

本案例几何比较简单，这里简单设置几个网格参数。

• 点击模型树节点Operations > Automated Mesh > Default Controls > Base Size，属性窗口中设置Value为0.01 m

• 点击节点Target Surface Size，设置属性Percentage of Base为30

• 选中节点Number of Prism Layers，设置参数为5

• 选中节点Prism Layer Total Thickness，设置属性Percentage of Base为10

• 右键选择节点Automated Mesh，选择菜单项Execute生成网格

• 图形窗口空白位置点击鼠标右键，选择菜单Apply Representation → Volume Mesh，查看网格

网格如下图所示。

网格中看不到有边界层的存在，原因在于默认情况下所有的边界均为wall边界，网格为所有的wall边界生成了边界层。这里将边界类型修改一下先。

• 选中模型树节点Regions > Boundaries > inlet，属性窗口中设置Type为Velocity Inlet

• 同理设置outlet边界Type为Pressure Outlet

• 右键选择节点Automated Mesh，选择菜单项Execute重新生成网格

进出口边界层网格如下图所示。

5

选择物理模型

• 右键选择模型树节点Physics 1，选择菜单项Select models…

选择以下物理模型：Steady、Liquid、Segregated Flow、Constant Density、Turbulent、K-Epsilon Turbulence，如下图所示操作。

本案例较为简单，没有更多的模型参数需要设置。这里设置初始条件。

• 选择节点Continua > Initial Conditions > Velocity，设置Value为[0,0,5] m/s

其他参数保持默认设置。

6

设置边界条件

• 选中模型树节点Regions > Body 1 > Boundaries > inlet > Physics Conditions > Turbulence Specification，属性窗口中设置Method为Intensity + Length Scale

• 选中节点Velocity Magnitude，属性窗中设置Value为3 m/s

其他边界条件采用默认即可。

7

创建中面

创建中面观察流场分布。

• 右键选择节点Derived Part，选择右键菜单New Part > Section > Plane…弹出剖切面定义面板

• 弹出的剖切面定义面板中，定义Origin为[0 0 0]，定义Normal为[0 1 0]，选择No Displayer，点击Create按钮创建剖切面

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定义sence

可以定义sence，方便在进行求解过程中观察流场变化。

• 右键选择节点Scenes，选择右键菜单New Scenes > Scalar，此时在Scalar Scene 1下增加了新的节点Scalar 1

• 选中节点Scalar 1 > Parts，在属性窗口中设置Parts为上一步创建的Plane Section

• 选中节点Scalar 1 > Scalar Field，在属性窗口中设置Functions为Velocity:Magnitude

9

计算

• 选择菜单Solution → Initialize Solution进行初始化

• 选择菜单Solution → Run进行计算

计算迭代残差如下图所示。

剖切面上速度分布如下图所示。

可以查看流线。

本案例过于简单，难以全面体现STAR CCM+的各项操作。后期会在相关专题中详细讲解STAR CCM+的各种操作技巧。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道