Siemens STAR-CCM+

STAR-CCM+ 界面非常友好，对表面准备，如包面(surface wrapper)、表面重构(surface re-mesh)及体网格生成(多面体-polyhedral、四面体-tetrahedral、六面体核心网格-trim)等功能进行了拓展；且在并行计算(HPC)上取得巨大改进，不仅求解器可以并行计算，对前后处理也能通过并行来实现，大大提供了分析效率。在计算过程中可以实时监控分析结果（如矢量、标量和结果统计图表等），同时实现了工程问题后处理数据方面的高度实用性、流体分析的高性能化、分析对象的复杂化、用户水平范围的扩大化。由于采用了连续介质力学数值技术，STAR-CCM+不仅可进行流体分析，还可进行结构等其它物理场的分析。

软件的特点介绍：

1.友好的用户界面

• 面向对象的图形用户界面
• 数据管理系统：数据的保存、恢复；快速的、按需进行的数据读取；操作平台的无依赖性；并行计算的无依赖性。

2.用户子程序：Java语言描述用户自定义边界条件、源项和后处理函数。

3.几何的自动和手动修复功能：对输入的几何进行自动或者手动的修复，基于点、线、面的修补功能，强大且灵活；便捷的选择工具和显示工具。

4.包面功能（wrapper）

• 表面处理常常是CFD应用中的一个障碍，对一个复杂形体的表面处理往往耗费大量的时间，对一个非常复杂的结构，往往表面处理的过程需要数周甚至几个月时间，同时也需要大量的人工干涉过程。
• 包面的目的：针对一个复杂的形体，在给出任意CAD格式的文件后，不需任何人工干涉，自动形成可生成体网格的完全封闭的、无任何泄漏的面。

5.STAR-CCM+多面体网格（polyhedral）

• STAR-CCM+ “蜂窝猜想”的数学问题一直到1999年6月才得到完全证明：六边形拓补网格可以利用最少的周长划分相同面积。
• STAR-CCM+可以接受目前流行网格生成软件的网格（Hexa、Tetra等），也可以解算多面体网格（Poly）。多面体网格和相同数量的四面体网格（Tetra）相比，不但计算结果更精确，而且解算速度快3～5倍。
• STAR-CCM＋具有功能强大的网格生成器，可自动划分多面体网格、四面体网格、Trimmed网格。

6.大规模并行计算能力

• STAR-CCM+ 使用client-server 架构

• • 仿真文件在server上创建并求解
  • 在client上操作工作界面

• 基于C++的服务器，基于Java的小型化客户端
• STAR-CCM+能实现10亿左右网格的大规模并行计算。除了在解算器方面，在前后处理方面也实现了多CPU并行能力
• 易用性。用户只需在界面上指定机器名和CPU数，就可以全面实现并行处理

7.连续介质力学数值技术（CCM）

• 多物理、基于连续介质的建模方法。建模时定义流体或固体的“连续体”（continua）并承载网格及计算方法；求解域（solution domain）划分为各个“区域”（regions）并承载物理空间。区域将赋予连续体，不同的物理空间可以赋予不同的计算方法。
• 物理（physics）与网格（mesh）的分离。在模拟设定过程中，网格仅用来定义问题的拓扑结构
• 求解域内不同区域之间将进行信息传递，并且不依赖于网格，网格的选择更为自由

8.STAR-CCM+的求解器算法

• STAR-CCM+的耦合（Couple）求解器对于解决超音速激波、自然对流和其它速度、压力、温度强耦合的工程问题更精确。
• 先进的基于单元的离散技术
• 独特的多面体网格
• 耦合式或分离式的流动与能量方程求解器

• • 隐式耦合算法——块AMG求解器
  • 显式耦合算法——多步Runge-Kutta求解器
  • 隐式分离算法——AMG  SIMPLE求解器

• 代数多重网格线性方程求解器
• 多种收敛判定准则

9.交互式工具包

• 界面导航式的模拟条件定义方式
• 局部坐标系（Local coordinate systems）——笛卡尔、圆柱、球坐标等，方便定义速度和方向矢量
• 工程单位的输入和显示

• • SI、USCS
  • 用户自定义

• 一体化的分析及可视化工具提供了模拟过程中实时的信息反馈，用户与求解之间可完全交互式操作，用户可以随时暂停求解，调整参数并继续
• 场函数（Field functions）——丰富的预设的标量、矢量场函数，以及用户定义的场函数
• 报告（reports）和监控器（monitors）——残差、CPU时间、通量、力、力矩、力矩系数、平均值、最大值、最小值、求和
• 衍生体（Derived parts）——等值面、剖面、线、点、threshold面、ISO面、流线
• x-y绘图——多组数据同时显示（multiple-plot data）；残差或任何报告值（report value）的显示，每迭代步或每时间步的实时更新
• 可视化