作者：西门剑客之CFDer

转自公众号：STAR CCM Online

发表日期：2019-12-03

关键词：#CFD##仿真模拟##计算流体力学##计算机辅助工程##CAE#

西门子数字化工业软件FY2020拉斯维加斯Converge全球大会内燃机仿真技术分享。

首先，咱们先回顾一下近些年内燃机的CFD仿真。

做内燃机CFD仿真的同行，对STAR-CD和ES-ICE不会陌生。1997年，STAR-CD开始引入国内，国内第一家使用STAR-CD和ES-ICE进行内燃机仿真的用户是FAW，时间是2002年。依赖于强大的软件功能和专业的客户支持，越来越多的内燃机研发团队采用STAR-CD的CFD仿真解决方案。

STAR-CD有高质量的网格前处理功能，稳健的求解器和丰富的内燃机分析专用模型，比如雾化、液滴和液膜模型（ELSA， KH-RT，ATOMIC，Bai-Gosman，Senda等），燃烧模型（ECFM-3Z，ECFM-CLEH，ECFM-LES，PVM-MF等），点火模型（AKTIM，ISSIM，TKI，DARS-TKI等），污染物排放模型（NORA，Method of moments，Soot sectional等），敲缸模型（standard，DARS-SHELL等），能够准确分析汽油机、柴油机等各种燃料发动机的流动、喷雾和燃烧性能。

图一、经典的STAR-CD/ES-ICE操作界面

随着技术的推广应用，CFD仿真的重要性也越来越高，CFD仿真也逐渐由Troubleshooting阶段进入了前期研发阶段，更多的仿真需求也吸引了更多的工程师从事CFD仿真工作。软件的易用性越来越重要。

STAR-CCM+是新一代CFD软件，它采用了最先进的连续介质力学数值技术(computational continuum mechanics algorithms)，并和卓越的现代软件工程技术结合在一起，拥有出色的性能和高可靠性，是CFD分析工程师强有力的助手。STAR-CCM+界面非常友好，对前处理功能进行了拓展，增强了如包面、表面重构及体网格生成等功能，能够串行（Serial）、并行（Parallel）、并发（Concurrent）等模式快速生成求解网格。在求解过程中能够实时监控分析结果（如矢量、标量和结果统计图表等），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、用户水平范围的扩大化，提高了解决复杂CFD问题的能力。由于采用了连续介质力学数值技术，STAR-CCM+不仅可进行CFD分析，还可同时进行电磁、结构等多物理场应用场景。着眼于未来20年内工程领域的挑战，STAR-CCM+不仅是个高效的解算器，更是CFD领域的全新尝试。

在内燃机CFD仿真方面，STAR-CCM+继承了STAR-CD和ES-ICE的仿真模型和技术优势，开发出了STAR-ICE内燃机仿真模块。STAR-ICE为研发工程师提供了轻松且快速建模的工作流程，使用专业的界面输入数据，生成各种复杂的内燃机仿真模型并进行求解。

图二、STAR-ICE仿真界面及TCC内燃机分析验证案例

STAR-CCM+内燃机仿真

在STAR-CCM+操作环境下，不仅可以完成内燃机的仿真，还能够满足动力总成研发人员其他的仿真需求，比如，进排气系统，尾气处理过程，发动机冷却，活塞冷却，曲轴箱通风，润滑回路/油底壳以及全发动机系统仿真。

更进一步，STAR-CCM+集成了HEEDS的SHERPA优化算法，使得工程师能够在STAR-CCM+进行CFD仿真的同时，完成复杂的多参数多目标优化分析。

STAR-CCM+喷嘴优化仿真 （燃油的喷孔数量（4-12），孔径变化范围1-1.6mm，喷孔倾斜角度0-25deg）

伴随着用户对仿真要求的提高，Simcenter STAR-CCM+也在的不断地发展和进步，为用户提供更优的仿真解决方案和更好的仿真体验。