STAR-CCM+ | Программный комплекс для решения задач гидравлики и газодинамики.

STAR-CCM+ является программным комплексом следующего поколения, предназначенным для решения задач механики сплошных сред. STAR-CCM + обеспечивает весь процесс моделирования задачи в единой интегрированной программной среде. Этот уникальный подход отличается непревзойденной простотой использования и автоматизацией подготовки CAD-моделей, сетки, что позволяет инженерам добиваться лучших результатов быстрее и точнее.

Программный комплекс STAR-CCM+ был разработан компанией CD--adapco на основе самых современных методов вычислительной механики сплошных сред и с использованием самых современных технологий создания программного обеспечения. В результате был создан программный продукт, который прежде всего отличается необыкновенной простотой в использовании. STAR-CCM+ включает в себя новейшие численные алгоритмы, такие как передовые решатели, последовательный (segregated solver) и связанный (coupled solver), с предобуславливанием, кроме того, он создан с использованием самых современных методов программирования.

Программистами CD-adapco был написан принципиально новый "тяжеловесный " CFD код, который обладает обьектно ориентированной структурой и удобным интерфейсом. Поддерживает полиэдральные сетки и многопроцессорность.

В STAR-CCM+ создан новый более совершенный механизм построения КЭ сеток, написанный программистами компании заново. Также появились новые возможности для решения задач из разных областей физики: свободная поверхность, краевые эффекты, излучение и другие решения задач вычислительной механики сплошных сред.

В последней версии STAR-CCM+ реализованы следующие возможности:

• Новые мощные средства построения сеток: от восстановления целостности поверхности (surface wrapping) до создания сеток из многогранных ячеек. Использование этих новые средств построения сеток может на часы сократить время решения задачи.
• Большой набор физических моделей: ламинарные и турбулентные течения, ньютоновские и неньютоновские жидкости, многофазные потоки, кавитация, излучение, горение, развитие пограничного слоя, течения с большими числами Маха, сопряженный теплообмен, а также новые модели для расчетов теплообменников и вентиляторов.
• Использование произвольных многогранных ячеек: требует меньший объем памяти и ускоряет решение задачи.
• Мощные средства визуализации: и управление параметрами моделирования в процессе расчета.
• Надежные результаты: на основе устойчивого, безавостного решателя STAR-CCM+.
• Совместимость моделей с существующими программными продуктами: SSTAR-CD, ICEM, GridGen, Gambit.
• Модели, состоящие из 1 млрд. и более ячеек: В отличие от всех других CFD-пакетов, STAR-CCM+ специально предназначен для выполнения масштабируемых параллельных вычислений на сколь угодно больших расчетных сетках.

Программный пакет STAR-CCM+ может проводить следующие типы анализов:

• Стационарный и нестационарный
• Ламинарный и турбулентный
• Ньютоновских и неньютоновские
• Сжимаемые и несжимаемые
• Среды с распределенным сопротивлением (пористые среды)
• Многокомпонентные потоки
• Теплообмен (конвекция, проводимость и излучение)
• Массоперенос
• Химические реакции (включая горение)
• Внешние нагрузки (включая архимедову силу при всплытии)
• Вращение
• Диспергированные мультифазные потоки
• Потоки со свободной поверхностью (включая кавитацию)

STAR-CCM+ используется для решения задач, связанных с потоками жидкости и сопутствующими при этом явлений:

• Теплообмена;
• Массообмена;
• Химические реакции;
• Горение;
• Многофазные потоки.

CFD моделирование,  используется не только для решения задач, связанных с гидродинамикой потока. Помимо этого, оно используется для моделирования термодинамических эффектов и химических реакций, присутствующих в потоке. 

Термодинамические эффекты включают в себя теплопередачу в пределах жидкости, плюс теплообмен жидкости с поверхностями твердых тел. То есть имеется возможность решения задач сопряженного теплообмена между телом и жидкостью. Помимо этого можно учесть конвективный характер теплообмена, теплоемкость и излучающий характер передачи тепла.

Методы CFD применяются также и для моделирования перемещений химических добавок в движущемся потоке. При этом можно учитывать химические реакции, в которых участвуют эти добавки. В общем случае имеется возможность комплексного моделирования гидродинамических процессов в совокупности с тепло и масса переносом, имеющим место в процессе горения.

Основным уравнением гидродинамики, используемое при решении задач является уравнение Навье-Стокса.

Для улучшения и приближения к реальности эти уравнения могут быть дополнены еще рядом уравнений – как например уравнениями к-е модели, для учета турбулентности в потоке.

Основная масса моделируемых с помощью CFD методов явлений описывается нелинейными уравнениями в частных производных.

Существует 4 типа численных методов, применяемых для решения этих уравнений:

• Метод конечных разностей;
• Метод конечного объема;
• Метод конечных элементов;
• Спектральный метод.