Simcenter STAR-CCM+的優勢

Simcenter STAR-CCM+ 是一款多物理場計算流體力學 (CFD) 仿真軟件。借助該軟件，CFD 工程師能夠模擬真實條件下運行的產品的復雜性并探索其可能性。通過完全集成的用戶界面提高工作效率在這個統一的軟件中查找所有信息。Simcenter STAR-CCM+ 包括通過多物理場建模、數據分析和逼真可視化以及 VR 劃分網格的預處理。應對復雜應用涵蓋流體流動和熱傳導以外的物理場。這個完全集成的求解器平臺支持運行復雜的多物理場 CFD 仿真。縮短 CFD 準備時間通過自動網格劃分和復雜幾何體預處理，將仿真準備時間從一周縮短至數小時。得益于自動化 CAD 清理、曲面包絡和自動化高保真網格劃分等先進技術，用戶可以將時間花在重要事項上，從而設計出更出色的產品。充分發揮強大的端到端、無代碼工作流自動化和完全嵌入式設計探索的作用通過全程自動化的仿真，發揮基于 CFD 的設計探索的強大作用。

Simcenter STAR-CCM+ 的功能

多物理場 CFD 流

多物理場 CFD
多物理場工程仿真可以準確捕獲影響日益復雜的產品性能的所有相關物理場。STAR-CCM+ Simcenter 是一款多物理場 CFD 軟件，使您能夠盡可能地縮小近似和假設范圍。它提供了一系列全面、準確且高效的流體力學相關多物理場建模功能。Simcenter STAR-CCM+ 讓您確信設計的預測性能將與實際產品相符。建模能力不僅限于流體流動和熱傳導，還包括單相和多相流、粒子動力學、反應流、流體與結構相互作用、空氣聲學、流變學和電動力學建模。

單相流

無論是氣體還是液體，Simcenter STAR-CCM+ 都能為單相流提供一套全面的 CFD 模型，包括可壓縮流和不可壓縮流、亞音速流、超音速流和高超聲速流，以及層流和湍流。對于湍流，各行各業的空氣動力學和流體力學工程師可以在一套全面的先進湍流模型中進行選擇，包括所有常見的雷諾平均納維斯托克斯 (RANS) 模型、分離渦模擬 (DES) 和大渦模擬 (LES)。

多相流仿真

Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠模擬涵蓋分層、分散、離散、薄膜等多種流態的工程問題。迄今為止，沒有一個單一的多相模型可以涵蓋所有流態。因此，Simcenter STAR-CCM+ 為多相計算流體力學仿真提供了全面的模型。結合使用這些模型可以涵蓋多種流態，包括它們之間的智能轉換。利用 CFD 軟件，通過仿真多流態、多尺度的多相流來預測產品的實際行為。

粒子流和離散元法

Simcenter STAR-CCM+ 提供全面的顆粒流集成，以盡可能地提高顆粒效率和分布，盡量降低能耗，避免過度磨損，優化整體性能。您可以精確仿真具有適當粒子運動和接觸的真實粒子形狀，以確保物料處理性能。與其他 CFD 軟件工具不同，Simcenter STAR-CCM+ 可在單個仿真環境中提供耦合流動和粒子物理場，從而顯著減少仿真設置工作量。提供基于網格和無網格的離散元方法 (DEM)，工程師可以選擇合適的粒子建模方法。

反應流

Simcenter STAR-CCM+ 提供一整套反應流和排放模型，可滿足廣泛的應用需求。它能實現反應流模型與熱傳導、輻射、多相反應以及表面化學之間的緊密耦合。各種反應流模型可幫助您了解和優化火焰形狀和位置，從而充分降低固體組分的溫度、減少排放并盡可能地提高工藝性能。使用 Simcenter STAR-CCM+ 軟件預測和了解火焰傳播動力學、熱傳導、熱磨損、排放、產量、轉化率、選擇性和不良條件。

多物理場 CFD：其他

熱傳導

Simcenter STAR-CCM+ 允許您準確高效地模擬介質內部或介質之間的熱傳導。通過傳導、對流、輻射、共軛熱傳導和沸騰，Simcenter STAR-CCM+ 在一個 CFD 軟件包中提供了一整套熱傳導物理場，可準確預測流體和固體中的溫度分布。多時間尺度技術和復雜的流體和固體網格劃分賦能快速運行復雜的 CHT 問題，即使流體力學和固體熱力學的時間尺度明顯不同。

氣動聲學

Simcenter STAR-CCM+ 提供了用于預測氣動聲學噪聲源的廣泛精確模型庫，包括穩態模型、直接模型 (DES/LES)、傳播模型和聲學擾動方程 (APE) 求解器。CFD 軟件支持混合氣動聲學方法，其中，CFD 仿真捕獲流動湍流，然后將其轉換為氣動聲學源，以插入第二個聲學 (FEM) 仿真模型。然后，后者預測這些聲源的聲學傳播，包括環境中的反射和吸收。例如，CFD 軟件可以預測汽車內的后視鏡噪聲。

流體-結構相互作用

Simcenter STAR-CCM+ 既可以處理基于有限體積 (FV) 的計算流體力學，也可以處理基于有限元 (FE) 的計算固體力學 (CSM)。這使您能夠在易于使用的單一集成 CFD 軟件用戶界面中對流固耦合 (FSI) 進行仿真。使用這種方法，您可以求解靜態、準靜態和動態問題，包括使用粘合觸點和小滑動觸點的非線性幾何體和多個零件的問題。Simcenter STAR-CCM+ 擴展了機械流固耦合，還為熱應力分析提供了高效的工作流程。您可以求解流體和結構之間的熱傳導問題，然后在 CFD 軟件中評估固體區域的熱應力。

流變學

通過在 Simcenter STAR-CCM+ 中加入計算流變學功能，工程師可以仿真以擴散和粘性或粘彈性行為為主的流體。使用添加的有限元求解器，可以對這些仿真進行建模。這種方法對消費品、廢物處理、食品和飲料行業中操作攪拌器、流動容器，或處理漿料、擠壓和材料加工工作的工程師很有幫助。準確仿真流變是降低功耗、排放和原材料使用，同時提高產品可靠性、用戶體驗和責任成本的關鍵。Simcenter STAR-CCM+ 提供了一套全面的模型，包括自由曲面、部分填充、粘性能量、薄膜流延和短纖維的求解器。

電磁學

Simcenter STAR-CCM+ 提供各種電磁模型，解決一系列電磁仿真問題，包括電磁閥、螺線管、激勵器和電動機變壓器。作為多物理場 CFD 軟件套件，Simcenter STAR-CCM+ 提供集成式電磁功能，允許您通過一次仿真緊密耦合冷卻液流、熱傳導和電磁。廣泛的建模功能還使您能夠仿真磁流體動力學 (MHD) 應用，包括等離子弧仿真、氣體爆炸斷路器和焊接。

多學科 CFD 仿真耦合

為了創建全面的數字孿生，整個 Simcenter 產品組合中都嵌入了 Simcenter STAR-CCM+。Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠通過專用接口和通用數據格式將其 CFD 軟件與其他 Simcenter 仿真工具連接起來。輕松連接 Simcenter 3D、Simcenter 系統仿真等軟件。使用從微秒到數千秒的不同時間尺度，以及從復雜固體力學到快速系統仿真的物理場創建整體多學科仿真，同時利用最適合各學科的仿真技術。

幾何保真度和自動化 CFD 網格劃分技術

CAD 處理和幾何體準備Simcenter STAR-CCM+ 允許您通過導入 CAD 以直接使用 CAD，甚至可以從 CFD 軟件環境中交互式操作 CAD 工具。無論選擇哪種方式，仿真始終能忠于 CAD 中的設計，從而更快、更一致地生成仿真結果，避免設計中出現未追蹤的更改。CFD 軟件為您提供了所有必要工具，使您能夠利用行業前沿技術（包括自動清除特征、手動表面修復和自動曲面包絡），輕松生成、修改和清理幾何體，為 CFD 仿真做好準備。通過強大的網格劃分，節省工程師的幾何體準備時間。

自動可靠的高保真體網格劃分

受益于 Simcenter STAR-CCM+ 中的快速、可靠、可重復、高保真的自動網格劃分。使用最合適的網格劃分類型處理任何應用，包括：

四面體

修剪過的六面體

業內率先出現的多面體

二維網格劃分

拉伸網格

定向網格

棱柱層

推進層

• 薄層網格劃分技術

在同一仿真中輕松組合多種網格類型，以充分提高效率。利用強大的全局、局部、用戶定義和自動化的網格控制，實現極高的準確性和效率。基于模型和解決方案的自適應網格細化 (AMR) 方法通過讓解決方案定義網格，以合理的成本提供您所需的精度。

對象運動和移動網格劃分技術

Simcenter STAR-CCM+ 提供行業前沿移動網格劃分技術，只需單擊幾下即可進行復雜的運動仿真。它為 CFD 工程師帶來了復雜的運動建模功能。在單一環境中，Simcenter STAR-CCM+ 使您不僅能夠仿真各種物理場，還能仿真各種物體和網格運動，以準確捕獲物理場。借助集成的運動模型，您可以使用嵌套網格劃分來仿真移動和重疊對象的實際性能，預測物體的動態 6 自由度運動，了解多物理場相互作用，以“原封不動”地對性能進行建模，輕松推動幾何變化以進行設計探索，輕松預測機器旋轉/平移行為，并定義復雜的運動，以在 CFD 軟件中準確復制機器運轉情況。

CFD 仿真自動化和設計探索

完全集成的端到端自動化 CFD 工作流程

Simcenter STAR-CCM+ 將從 CAD 到解決方案再到優化的整個仿真過程整合到單一的集成平臺中。SimcenterSTAR-CCM+ 以高保真幾何體處理、強大的自動化網格劃分、高效求解和富有洞察力的后處理功能為基礎，為計算流體力學仿真自動化提供了可靠且可復用的工作流程所需的一切。利用本機嵌入式自動化功能，您無需編寫任何自動化代碼，即可在 CFD 仿真環境中創建可靠且可重復的工作流程。為了充分發揮靈活性，Simcenter STAR-CCM+ 提供了 JAVA 腳本功能。記錄、調整和重復使用基于 JAVA 的宏，并將其嵌入到更大的自動化生態系統中，以實現復雜 CFD 仿真任務的自動化。借助此功能，Simcenter STAR-CCM+ 使您能夠在單一、集成的 CFD 軟件環境中運行和探索 100 多種設計。

集成式參數化設計探索

Simcenter STAR-CCM+ 為高效的參數化設計探索提供了一套強大的工具：確保對 CAD 模型可靠性的信心，自動生成變體，并顯示不同的設計變量組合。為了輕松了解產品行為，可以利用自動化 CFD 仿真工作流程對多個部件和參數進行掃描，以對多個變體進行仿真。使用具有行業前沿 SHERPA 優化算法的智能設計探索插件，無需成為優化專家，也可在較短時間內/通過較少次數的運行找到更出色的設計。通過實驗設計 (DOE) 了解產品的性能與一個或多個變量的函數關系。使用隨機研究在小幅度調整輸入的情況下實現輸出的變化。

拓撲優化

完全集成到 STAR-CCM+ Simcenter 中，基于伴隨算法的拓撲優化使您能夠通過使用流程設計器找到新的高效設計。要在 Simcenter STAR-CCM+ 中運行伴隨拓撲優化，您需要從設計所在的包絡開始，然后定義進出邊界。該方法無需額外費用即可集成到 CFD 軟件中，它將去除幾何體中阻礙設定的成本函數特性的所有部分，將其轉化為實體，并反復定義可實現理想流路的形狀。增材制造技術的大幅提升使得流體優化設計幾乎無懈可擊。

CFD 后處理、數據分析和可視化

集成式 CFD 數據分析

通過集成的 CFD 后處理功能，Simcenter STAR-CCM+ 允許您使用線圖、直方圖、柔性顯示屏和自定義報告來比較和交流定量結果。使用交互式環境無縫創建具有視覺吸引力的繪圖。利用快速傅里葉變換或相關函數等集成數據處理技術，深入洞察計算流體力學數據。使用數據聚焦技術查詢相互依賴的數據，以衡量和可視化產品性能。Simcenter STAR-CCM+ CFD 后處理功能專為設計探索研究量身定制，可幫助工程師在復雜的設計空間中找到理想解決方案，識別設計特征與性能之間的相關性，并快速排除不可行的設計。Simcenter STAR-CCM+ 還可以評估折衷方案，并分析設計變化對性能的影響。場景鏈接等多設計可視化功能使您可以輕松比較 CFD 軟件中的相同或不同數據集的結果。

逼真的可視化

借助前沿光線跟蹤技術，讓您的 CFD 仿真產生持久影響。創建具有逼真陰影、反射和紋理的圖像和動畫，方便更多受眾理解，并為有效的可視化提供更好的可視化提示。使用 STAR-CCM+ Simcenter，您將受益于內置和可定制的色圖、多種逼真的照明選擇、體積數據渲染和透明度選項，幫助您有效地傳達復雜的工程數據。使用完全嵌入到 CFD 軟件工具中的功能強大且易于使用的動畫技術，使您的模型栩栩如生，并輕松將仿真結果傳達給非專業的利益相關者。

虛擬現實 CFD 仿真探索

Simcenter STAR-CCM+ 打開了創新之門，讓您能夠使用虛擬現實 (VR) 頭盔，以人性化的方式直接與仿真進行交互。這允許您定量查詢數據字段、掃描平面截面、生成臨界量的等值面或創建流線，實現流程的可視化。在協作環境中共同探索 CFD 仿真結果，引導查看者（甚至遍布全球的查看者）了解您的仿真結果，以傳達或共同發現關鍵的工程見解，并將 CFD 后處理提升到一個新的水平。

快速、靈活且可擴展的 CFD 仿真

靈活的許可

Simcenter STAR-CCM+ 采用簡單易懂且高度靈活的許可模式。單個許可證即可解鎖所有核心的前/后處理或多物理場功能、高性能計算 (HPC) 和云使用選項，以及設計探索和優化選項。當 HPC 資源增加時，用戶希望許可也能毫無障礙地隨之增加。Simcenter STAR-CCM+ 提供靈活且可擴展的許可模式，讓您能夠使用無限的計算資源。

利用 GPU 加速 CFD 仿真

使用圖形處理單元 (GPU) 加速的 CFD 仿真可以持續顯著加快計算速度、節省能源和成本。通過利用 Simcenter STAR-CCM+ 中 GPU 支持的求解器加速，您可以在一夜之間運行資源密集型高保真仿真，如大渦仿真 (LES) 或氣動聲學仿真。這使您能夠對當今復雜產品進行建模，同時以成本和節能的方式加快速度。通過將現有的 CPU 求解器技術直接移植到 GPU 上，我們可以確保您在基于 GPU 和 CPU 的計算中獲得的結果相互一致。這使您可以在基于 CPU 和 GPU 的計算之間無縫切換，為您的 CFD 仿真選擇合適的硬件解決方案。

云端 CFD

Simcenter Cloud HPC 在 Simcenter STAR-CCM+ 中提供，可讓您即時訪問由西門子配置和管理的優化 Amazon Web Services (AWS) 基礎設施，無需任何額外設置。這使您能夠在云端運行 CFD 仿真，提高靈活性和可擴展性，實現按需訪問和無限容量。此外，您可以在云端自由運行 CFD 仿真 - 無需第三方提供商或花費時間進行設置和訪問云端，也不需要具備云和 HPC 技術方面的專業知識。