Simcenter STAR-CCM+ 多物理场 CFD 软件介绍

Simcenter STAR-CCM+ 作为专业多物理场 CFD（计算流体力学）软件，可最大程度减少仿真中的近似与假设，凭借全面、精准且高效的流体力学相关多物理场建模能力，精准捕捉影响复杂产品性能的物理场，助力用户提升设计预测性能与实际产品的一致性信心。

一、核心多物理场 CFD 功能（5 类）

1. 空气动力学

可对气体、液体单相流进行全面 CFD 建模，覆盖可压缩 / 不可压缩流、亚音速 / 超音速 / 高超声速流、层流 / 湍流等场景。针对湍流，提供雷诺平均纳维斯托克斯（RANS）、分离涡模拟（DES）、大涡模拟（LES）等先进湍流模型，满足不同行业工程师的仿真需求。

2. 多相流

支持模拟分层、分散、离散、薄膜等多种流态的工程问题。因单一多相模型无法覆盖所有流态，软件提供全面的多相 CFD 模型，支持模型结合使用及流态间智能转换，可仿真多流态、多尺度多相流，精准预测产品实际运行行为。

3. 光滑粒子流体动力学

在基于网格的有限体积法之外，提供无网格 CFD 替代方案 —— 光滑粒子流体动力学（SPH）。该方法稳健高效，可轻松处理复杂几何形状与运动问题，无需额外操作即可解析复杂高动态流场；且已无缝集成至软件中，用户可直接利用软件端到端流程自动化与设计探索功能。

4. 颗粒流集成

聚焦颗粒效率提升、分布优化、能耗降低、磨损减少及整体性能优化，可精准仿真真实粒子形状的运动与接触状态，保障物料处理性能。与其他 CFD 工具不同，软件在单一仿真环境中实现流动与粒子物理场耦合，大幅减少仿真设置工作量；同时提供基于网格和无网格的离散元方法（DEM），供工程师选择适配的粒子建模方式。

5. 反应流与排放模型

提供整套反应流和排放模型，可实现反应流与热传导、辐射、多相反应、表面化学的紧密耦合。借助各类反应流模型，用户能分析并优化火焰形状与位置，降低固体组分温度、减少排放、提升工艺性能；还可预测火焰传播动力学、热传导、热磨损、排放、产量、转化率、选择性及不良工况，辅助工艺优化。

二、其他多物理场 CFD 功能（5 类）

1. 热传导仿真

集成传导、对流、辐射、共轭热传导、沸腾等全套热传导物理场，可精准预测流体与固体中的温度分布。依托多时间尺度技术及复杂流体 / 固体网格划分，即便流体力学与固体热力学时间尺度差异显著，也能快速求解复杂共轭热传导（CHT）问题。

2. 气动声学噪声源预测

涵盖稳态模型、直接模型（DES/LES）、传播模型及声学扰动方程（APE）求解器，支持混合气动声学方法：先通过 CFD 仿真捕获流动湍流并转换为气动声学源，再将声源导入第二个声学（FEM）仿真模型，最终预测声源在环境中的传播（含反射、吸收），例如可预测汽车后视镜的车内噪声。

3. 流固耦合（FSI）仿真

同时支持基于有限体积（FV）的 CFD 与基于有限元（FE）的计算固体力学（CSM），用户可在单一集成化 CFD 软件界面中完成流固耦合仿真，能求解静态、准静态、动态问题（含非线性几何体及多零件粘合触点、小滑动触点问题）。此外，软件还扩展机械流固耦合功能，提供高效热应力分析工作流程，可先求解流体与结构间的热传导，再评估固体区域热应力。

4. 计算流变学仿真

内置计算流变学功能，工程师可仿真以扩散、粘性或粘弹性行为为主的流体，借助新增有限元求解器完成建模。该功能对消费品、废物处理、食品饮料等行业尤为实用（如操作搅拌器、处理流动容器、浆料、挤压及材料加工场景），能助力降低功耗与原材料消耗、减少排放，同时提升产品可靠性与用户体验、降低责任成本；提供自由曲面、部分填充、粘性能量、薄膜流延、短纤维等全套求解器模型。

5. 电磁仿真

提供多种电磁模型，可解决电磁阀、螺线管、激励器、电动机变压器等一系列电磁仿真问题。作为多物理场 CFD 套件，软件支持集成式电磁功能，一次仿真即可实现冷却液流、热传导与电磁的紧密耦合；同时具备广泛建模能力，可仿真磁流体动力学（MHD）应用，如等离子弧、气体爆炸断路器、焊接等场景。

三、更多功能

1.网格划分：

Simcenter STAR-CCM + 网格划分功能以快速、可靠、高保真为核心，提供四面体、修剪六面体、首创多面体等丰富类型，含棱柱层、薄层等专项技术，支持同一仿真组合多网格。

其具备全局 / 局部 / 自动化网格控制，结合模型与解决方案的自适应网格细化，平衡精度与成本。还拥前沿移动网格技术，可与物理场、运动建模协同，实现嵌套网格仿真、6 自由度运动预测等，复现机器运转，适配多 CFD 场景。

2.自动化:

Simcenter STAR-CCM + 自动化功能聚焦全仿真流程，集成 CAD 到优化于单一平台，以高保真几何处理、自动网格等为基础。无需代码可建可靠复用流程，也支持 JAVA 脚本实现复杂任务自动化。其能在单一环境探索超 100 种设计，提供参数化工具，可自动生成变体、扫描多参数。还含 SHERPA 算法、DOE、随机研究工具，集成伴随拓扑优化，无需优化专家也能高效找优设计，适配增材制造需求。

3.数据分析：

Simcenter STAR-CCM + 的 CFD 数据分析功能，依托集成后处理实现。可通过线图、直方图等工具比较交流定量结果，用交互式环境创视觉化绘图，还能借快速傅里叶变换、数据聚焦技术深挖数据、可视化产品性能。

其专为设计探索定制，助力工程师找理想方案、识别设计与性能关联、排除不可行设计，也能评估折衷方案、分析设计变化影响，且支持场景链接等功能，方便比较不同数据集结果。

4.可拓展的模拟：

Simcenter STAR-CCM + 许可模式简洁灵活，单个许可证即可解锁核心前 / 后处理、多物理场、HPC、云使用及设计探索优化功能，且支持 HPC 资源扩展，可使用无限计算资源。

其支持 GPU 加速 CFD 仿真，能显著提速、节能降本，可连夜运行 LES、气动声学等资源密集型高保真仿真，适配复杂产品建模。CPU 求解器技术直移植 GPU，确保两类计算结果一致，支持无缝切换硬件方案。