STAR-CD的物理模型及特点

linda

物理模型

与许多其他CFD软件不同，STAR-CD是一个单一的高度集成化的软件包。它将在各种网格类型(六面体、四面体与混合体)上解算的各种物理模型融于一体。同时它对不同类型的应用提供经过裁剪的解算过程 。

STAR-CD包含了不断更新与扩展的各种最新物理模型，非凡的灵活性及众多的用户程序接口。它的流动模化能力如下：

定常与非定常流动

层流与湍流（最新的湍流模型）

不可压流与可压缩流 （包括跨音与超音）

对流、传导与辐射传热（包括固体内导热、太阳辐射、透明固体辐射及可穿透介质中辐射的传播）

传质

化学反应（包括气体、液体与固体燃料燃烧）

分布式阻力（多孔介质与热交换器）

多流体流动

欧拉及拉格朗日多相流（稀密相气固、气 液、固液、液液系统）

自由表面流动



物理模型的特点

MRRF（多重旋转参照体系）

STAR-CD中MRRF技术能快速求解定常状态的旋转机械问题。例如：风扇、泵与多级轴流式压气机。无论静叶与动叶的数目是否相同，都可以通过使用周期性流动边界条件把模型简化成单个动静叶通道，从而大大缩短计算时间。



自由表面流动（Free Surface）

  STAR-CD先进的自由表面流动解算器和表面张力模型能够求解结构化与非结构化网格的自由表面问题。采用有效的子迭代时间步格式，可以快速进行复杂的全三维应用项目的求解。

相间界面的拓扑结构可以是未知的。例如船舶设计中波与船身的相互作用，气液交界面的形状可以作为解的一部分求解出来。此外，提供了两种空化模型用来求解流动的空化现象。同时采用了高阶的差分格式，提高空化中气液两相界面的分辨率。



可压缩流 (Compressible Flow)

      由于采用高分辨率 的TVD类型的差分格式（MARS），STAR-CD比传统的高阶离散格式的计算精度和稳定性有了很大提高。计算表明MARS捕获尖锐突跃的同时只有很少的耗散误差。



湍流模型 (Turbulence Models)

  STAR-CD提供一方程模型、标准K-E模型、RNG模型、高阶非线性及Chen氏系列k－e模型、k－l、LES大涡模型等湍流模式，同时提供了用于解算高精度流动的 模型和微分雷诺应力模型。用户可以进行二次开发。



传热 (Heat Transfer)

STAR-CD的特点在于能够同时求解多重固体材料的导热以及热辐射，甚至可以求解透明固体的热辐射。任意交界面技术则被用来匹配流体与固体表面的接合，使用户能够很容易地把流体与固体的网格结合起来。



多重流体流动 (Multiple Fluid Streams)

      STAR-CD可以同时处理多种流体的流动。通常在换热器计算中就需要模化两种流体的流动。



多孔介质 (Porous Media)

  STAR-CD既能计算各向同性或异性的多孔介质。多孔介质的特性还可当地输入流场参数的函数来输入。



多相流 (Multiphase Flow)

        多相流是包含汽、液、固体混合物的高度复杂的过程。STAR-CD提供了如下的多相流解算能力：

稀疏与连续多相流

固体粒子与液滴

定常与瞬态

液膜模型

液滴蒸发

众多喷射雾化模型

不同的液滴畸变模型（拉伸、破裂、合并与壁面结合）