STAR-CCM+11.0與流場計算 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李明，劉楠，左妍妍，邵蓉 編

圖書標籤:

• STAR-CCM+
• 流體動力學
• CFD
• 計算流體力學
• 數值模擬
• 工程仿真
• 傳熱
• 多相流
• 湍流
• 有限體積法

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111577218

版次：2

商品編碼：12236693

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-11-01

用紙：膠版紙

頁數：256

字數：399000

正文語種：中文

內容簡介

　　《STAR-CCM+11.0與流場計算》詳細介紹瞭STAR-CCM+11.0軟件應用於流場分析的各種功能、基本操作方法和行業應用實例。
　　《STAR-CCM+11.0與流場計算》共6章：第1章主要介紹計算流體力學基礎知識；第2章主要介紹STAR-CCM+軟件的安裝、界麵和基本操作；第3章主要介紹采用非定常計算方法進行散熱器的流固耦閤流場、溫度場模擬分析；第4章主要介紹乘用車網格劃分、采用分離式計算方法進行外流場計算和阻力分析；第5章主要介紹采用耦閤式計算方法進行高速列車空氣動力學性能計算、橫風性能計算與分析；第6章主要介紹燃料燃燒的設置方法、基本功能和使用案例。
　　《STAR-CCM+11.0與流場計算》可供教學、科研和設計部門從事傳熱、流體流動等學科的教師、工程技術人員與科研人員參考，或用作軟件自學教程或參考用書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 計算流體力學基礎
1．1 流體力學的基本概念
1．2 計算流體力學的基本概念
1．3 流體運動及換熱的基本控製方程
1．4 湍流模型
1．5 近壁麵模型
1．6 CFD求解計算的方法
1．7 網格簡介
1．7．1 結構化網格
1．7．2 非結構化網
1．7．3 混閤網格

第2章 STAR-CCM+軟件介紹
2．1 軟件概述
2．2 工作流程
2．3 術語
2．4 安裝流程
2．5 界麵介紹
2．5．1 菜單欄（Menubar）
2．5．2 工具欄（Toolbar）
2．5．3 瀏覽窗口（Explorer Pane）
2．5．4 屬性窗口（Properties Window）
2．5．5 幾何窗口（Graphics Window）
2．5．6 鼠標操作
2．6 流程簡介
2．6．1 導入錶麵
2．6．2 修復錶麵
2．6．3 定義邊界條件
2．6．4 設置網格模型及參數
2．6．5 生成網格
2．6．6 設置物理模型與參數
2．6．7 定義求解器參數
2．6．8 準備後處理
2．6．9 運行分析
2．7 STAR-CCM+11．04的新功能
2．7．1 使用自定義模擬樹
2．7．2 自動時間步長控製
2．7．3 隱式與顯式混閤平麵解方法
2．7．4 VOF模型波浪的阻尼和激勵
2．7．5 摺射模型
2．7．6 管理多層固體
2．7．7 建立液膜模擬
2．7．8 磁矢勢
2．7．9 黏彈性模式

第3章 散熱器的流固耦閤換熱模擬
3．1 建立計算模型
3．1．1 新建計算模型
3．1．2 選擇網格模型
3．1．3 網格參數設定
3．2 流固物理模型設定
3．2．1 流體物理模型設定
3．2．2 固體物理模型設定
3．2．3 Region的分割
3．2．4 邊界條件設定
3．2．5 Region模型設定
3．2．6 保存模型
3．3 流固耦閤換熱計算
3．3．1 設置計算條件
3．3．2 非定常計算設置
3．3．3 體網格的生成
3．3．4 執行計算
3．4 計算結果後處理
3．4．1 截麵設定
3．4．2 模型半透明顯示
3．4．3 速度矢量圖顯示
3．4．4 流體截麵溫度雲圖顯示
3．4．5 固體溫度雲圖結果顯示
3．4．6 窗口文本顯示設定
3．4．7 非定常顯示輸齣的設定
3．4．8 計算結果麯綫

第4章 乘用車外流場計算
4．1 導入車體模型
4．2 錶麵準備
4．2．1 包麵尺寸設置
4．2．2 包麵前的漏洞檢查
4．2．3 漏洞修補
4．2．4 包麵操作
4．3 麵網格
4．3．1 添加計算域
4．3．2 Remesh操作
4．4 體網格
4．4．1 體網格設置
4．4．2 設置網格加密區
4．4．3 體網格的生成和檢查
4．5 求解
4．5．1 計算模型
4．5．2 邊界條件設置
4．5．3 監測麯綫的設定
4．6 後處理
4．6．1 計算結果的統計
4．6．2 車體錶麵壓力分布的顯示
4．6．3 汽車中間截麵流場的顯示

第5章 列車空氣動力學性能計算
5．1 建立計算模型
5．2 錶麵準備
5．2．1 包麵尺寸設置
5．2．2 漏洞檢查
5．2．3 包麵
5．3 麵網格
5．3．1 計算域的添加
5．3．2 Remesh操作
5．3．3 麵網格檢查和修復
5．4 生成體網格
5．4．1 體網格設置
5．4．2 設置網格加密區
5．4．3 體網格的生成和檢查
5．5 求解
5．5．1 計算模型
5．5．2 邊界條件設置
5．5．3 監測麯綫的設定
5．5．4 求解參數設置
5．6 後處理
5．6．1 計算結果的統計
5．6．2 車體錶麵壓力分布的顯示
5．6．3 車體錶麵區域的流場顯示
5．6．4 車體流綫的動畫顯示
5．7 高速列車橫風性能研究
5．7．1 邊界條件設置
5．7．2 計算結果分析
5．7．3 側風條件下的壓力分布和流場顯示

第6章 丙烷在反應器中燃燒
6．1 導入體網格
6．2 建立模型
6．2．1 建立計算模型
6．2．2 建立材料屬性
6．2．3 建立化學反應
6．2．4 新建參考值和初始條件
6．3 邊界條件
6．3．1 創建交互麵
6．3．2 邊界條件
6．4 求解器
6．5 後處理
6．5．1 定義截麵
6．5．2 定義雲圖
6．5．3 自定義函數
6．5．4 報告
6．5．5 Plot
6．6 結果分析

前言/序言

　　STAR-CCM+是一款優秀的CFD模擬軟件。它將現代軟件工程技術、最先進的連續介質力學數值技術（Computational Continuum Mechanics Algorithms）和卓越的設計結閤在一起。STAR-CCM+軟件的目標是發展成為可以解析任何連續介質力學場的全新代碼。STAR-CCM+采用連續介質力學數值技術，主要基於多物理場、基於連續介質的建模方法和物理與網格的分離。
　　sTAR..CCM+軟件的一體化集成環境、高重復性和適用性是其被譽為新一代CFD軟件的最強閃光點。在sTAR.CCM+一體化的工作環境中，可以通過一體化用戶界麵展示從CAD建模、錶麵網格準備、體網格生成、模型設定、計算求解一直到後處理分析的整個模擬過程。操作界麵與模擬思想的良好整閤使得STAR.CCM+使用起來非常方便和高效，很好地實現瞭用戶、計算機係統和模擬三者之間的交互操作。
　　為瞭將物理情況準確地體現在模擬中並得到良好的計算結果，STAR.CCM+緻力於以下三個關鍵因素：穩健並準確的數值算法；覆蓋麵寬廣的物理模型；易處理的網格體係。
　　本書詳細介紹瞭STAR..CCM+11.0軟件應用於流場分析的各種功能、基本操作方法和行業應用實例。全書共6章：第l章主要介紹計算流體力學基礎知識；第2章主要介紹STAR.CCM+軟件的安裝、界麵和基本操作；第3章主要介紹采用非定常計算方法進行散熱器的流固耦閤流場、溫度場模擬分析；第4章主要介紹乘用車網格劃分、采用分離式計算方法進行外流場計算和阻力分析；第5章主要介紹采用耦閤式計算方法進行高速列車空氣動力學性能計算、橫風性能計算與分析；第6章主要介紹燃料燃燒的設置方法、基本功能和使用案例。
　　本書由中車唐山機車車輛有限公司技術研究中心仿真技術部組織編寫，李明、劉楠任主編，左妍妍、邵蓉任副主編。此外，參與編寫的還有李明高、高峰、孔繁冰、於淼、劉斌、劉恩榮、唐晨等。由於編者水平有限，書中難免有不妥、疏漏之處，歡迎廣大讀者對本書提齣批評和建議，以便做進一步修改和補充。

洞悉復雜流體世界的奧秘：從理論到實踐的深度探索 本書旨在引領讀者深入理解並掌握先進的計算流體動力學（CFD）技術，特彆聚焦於如何利用強大的工程仿真軟件解決現實世界中復雜多變的流體流動問題。我們並非專注於某個特定版本的軟件，而是緻力於揭示支撐這些工具的核心科學原理、算法精髓以及通用的工程應用方法。本書的宗旨是培養讀者獨立思考、分析問題、並最終運用CFD工具進行有效仿真的能力，使其能夠自信地應對從基礎的層流流動到高度湍流、多相流、傳熱傳質以及化學反應等一係列具有挑戰性的工程挑戰。 第一篇：流體動力學基礎與數值方法 在本書的第一篇中，我們將首先迴顧並深化對流體力學基本理論的理解。這不僅包括牛頓流體和非牛頓流體的基本概念，流場的連續性方程、動量方程（Navier-Stokes方程）以及能量方程等基礎守恒定律的推導與物理意義的剖析。我們將著重講解這些方程在不同尺度和不同流動 regime 下的簡化與應用，例如伯努利方程的推導及其局限性，以及粘性流動的特性，如邊界層理論的形成與發展。 隨後，我們將視角轉嚮如何將這些偏微分方程轉化為計算機可求解的離散形式。本書將詳細介紹有限體積法（Finite Volume Method, FVM）的核心思想，包括其在處理守恒性方麵的優勢，以及其在CFD中的廣泛應用。我們將深入探討網格生成的重要性，包括結構化網格、非結構化網格以及自適應網格的生成策略，並分析不同網格類型對計算精度和效率的影響。 在離散化方麵，我們將詳細闡述通量重構、離散化格式（如迎風格式、中心差分格式、QUICK格式等）的原理、優缺點以及在不同流動條件下的適用性。我們還將重點介紹數值求解綫性方程組的方法，包括迭代法（如Jacobi, Gauss-Seidel, SOR）和直接法，以及這些方法在CFD求解器中的實際應用。對於非綫性問題的求解，我們將深入講解耦閤求解（coupled solvers）與分離求解（segregated solvers）的策略，以及它們各自的優劣勢。 第二篇：復雜流動現象的建模與仿真 第二篇將是本書的核心，我們將聚焦於如何運用CFD技術對各種復雜流動現象進行建模和仿真。 湍流建模： 湍流是流體力學中最普遍也最具挑戰性的現象之一。本書將係統介紹不同尺度的湍流模型，包括雷諾平均納維-斯托剋斯（RANS）方程的推導及其基本思路，並詳細介紹各類RANS模型，如Spalart-Allmaras、k-ε、k-ω及其改進型（如Realizable k-ε、SST k-ω）。我們將分析這些模型在預測不同流動情況下的適用性與局限性，並講解如何根據工程需求選擇閤適的湍流模型。此外，我們將簡要介紹大渦模擬（Large Eddy Simulation, LES）和直接數值模擬（Direct Numerical Simulation, DNS）的原理與應用前景，使讀者對未來湍流模擬的發展方嚮有所認識。 多相流模擬： 現實世界中，許多流動現象都涉及到多種相態的相互作用，如氣液、氣固、液液等。本書將介紹適用於多相流仿真的主要方法，包括歐拉-歐拉法（Euler-Euler）和歐拉-拉格朗日法（Euler-Lagrange）。我們將詳細講解兩相流方程組的建立與耦閤求解方法，以及在這些方法中需要考慮的相間作用力（如曳力、升力、虛擬質量力等）。我們將通過案例分析，展示如何利用這些技術模擬氣泡上升、液滴破碎、顆粒輸運等工程問題。 傳熱傳質模擬： 熱量和質量的傳遞與流動密切相關，是許多工程問題不可分割的一部分。本書將深入探討如何在Navier-Stokes方程的基礎上加入能量方程和組分輸運方程，以實現傳熱傳質的耦閤仿真。我們將分析不同傳熱機製（如導熱、對流、輻射）的數學模型，並講解如何處理相變問題。通過具體的算例，我們將展示如何模擬換熱器、燃燒室、化工反應器等設備中的傳熱傳質過程。 壓縮性流動與可壓縮流： 隨著流速的增加，流體的密度變化變得顯著，此時需要采用可壓縮流動的模型。本書將區分定常與非定常可壓縮流動，介紹馬赫數（Mach number）對流動特性的影響，以及激波（shock waves）、膨脹波（expansion waves）等概念。我們將講解如何在CFD中處理高度壓縮性流動，並分析其在航空航天、高速管道輸運等領域的應用。 鏇轉機械流動： 渦輪、泵、壓縮機等鏇轉機械是現代工程的重要組成部分。本書將介紹處理鏇轉機械流動時特有的挑戰，如相對運動的網格處理、葉輪-靜子耦閤等。我們將講解動葉/靜子（rotor-stator）接口的處理方法，以及如何通過仿真優化葉輪設計、提高效率、降低噪聲。 第三篇：工程應用與仿真流程 在掌握瞭流體動力學理論和復雜流動建模方法後，第三篇將引導讀者將這些知識轉化為實際的工程應用。 仿真流程與數據處理： 本篇將係統梳理一個完整的CFD仿真項目流程，包括問題定義、幾何建模、網格劃分、物理模型選擇、求解器設置、計算運行、結果後處理與分析。我們將重點強調網格無關性（grid independence）的驗證、湍流模型選擇的依據、以及求解器收斂性判據的理解。 結果後處理與可視化： 有效地展示和分析仿真結果是CFD應用的關鍵環節。我們將介紹各種後處理技術，包括流場可視化（如速度矢量圖、流綫圖、等值麵圖、截麵圖）、數據提取（如壓降、流量、力、力矩、傳熱係數）以及數據統計分析。我們將強調如何根據工程需求，選擇閤適的可視化方法，以清晰地傳達仿真結果的意義。 案例研究與工程實踐： 本篇將通過一係列具有代錶性的工程案例，展示CFD在不同領域的實際應用。這些案例將涵蓋但不限於： 航空航天： 飛機外形氣動性能分析、發動機燃燒室流動與傳熱模擬。 汽車工程： 汽車外部氣動設計優化、發動機內部流動與燃燒模擬。 能源領域： 火力發電廠鍋爐燃燒與傳熱、風力發電機葉片氣動設計。 化工與製藥： 反應器內混閤與傳質模擬、乾燥器內的氣固兩相流動。 環境工程： 建築通風與汙染擴散模擬、河流湖泊水流模擬。 生物醫學： 血液流動模擬、呼吸道氣流模擬。 在每個案例中，我們將詳細分析問題的工程背景、CFD模型的建立過程、關鍵參數的設置、以及仿真結果的解釋和工程意義。 結語 本書力求為讀者提供一個堅實的理論基礎和豐富的實踐指導，使其能夠自信地踏入CFD仿真領域，並將其作為解決復雜工程問題的重要工具。通過對本書的學習，讀者將不僅僅掌握一項技術，更重要的是培養一種分析和解決問題的科學思維方式，能夠洞察流體世界的運行規律，並將其轉化為創新的工程解決方案。本書的學習將是一個持續進步的過程，鼓勵讀者在掌握本書內容的基礎上，不斷探索新的模型、新的技術，並將其應用於更廣泛的工程挑戰之中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排結構，給我一種強烈的“項目驅動型學習”的感受，而非傳統的“知識點堆砌”。章節之間的邏輯銜接非常緊密，仿佛是跟隨一個完整的工業仿真項目從頭到尾進行的全程記錄。我特彆欣賞作者在處理邊界條件設置時的那種近乎偏執的細緻。在涉及到外部流動模擬時，如何精確定義遠場邊界、如何處理周期性邊界，書中給齣的建議遠超標準的用戶手冊說明，更像是資深顧問的實戰經驗總結。例如，關於動網格技術（Overset Mesh或Deforming Mesh）的應用場景分析，作者並未停留在軟件功能的羅列上，而是深入探討瞭特定運動模式下，不同算法收斂性的差異，這對於處理如葉片鏇轉或碰撞模擬等復雜動態問題時，提供瞭寶貴的參考坐標。閱讀過程中，我反復停下來，思考書中提齣的某些“陷阱”——那些新手在實際操作中極易忽略，卻可能導緻整個計算結果失效的關鍵點。這本書的價值不在於教會你“點擊哪個按鈕”，而在於讓你理解“為什麼需要點擊那個按鈕，以及點擊後會發生什麼深層影響”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的專業深度，讓我感覺它更像是為博士研究生或企業研發部門的資深工程師量身定做的參考書。它不僅僅是關於STAR-CCM+這個工具本身，更是關於如何用這個工具去解決那些“棘手”的物理問題。例如，在熱傳遞模擬部分，作者花瞭大量篇幅討論瞭如何精確地耦閤固體導熱與流體對流，並特彆關注瞭界麵接觸熱阻的處理，這在涉及電子設備散熱或材料失效分析的場景中是至關重要的。書中對於離散化誤差的討論也遠比一般教材要深入，它引入瞭復雜的誤差指標和收斂性判據，指導讀者如何判斷仿真結果的“可靠性”而非僅僅是“能跑齣來”。我嘗試對照書中提到的某些高級求解器配置，與我目前團隊正在使用的設置進行瞭比對，發現我們在湍流模型選擇和壁麵函數應用上，確實存在可以優化的空間。這本書的價值在於，它提供瞭一個可以讓你反思和校準自己當前工作流程的參照係，而非僅僅是提供一個操作指南。

評分☆☆☆☆☆

初翻這本名為《STAR-CCM+ 11.0與流場計算》的厚重書籍，一股嚴謹的學術氣息撲麵而來，讓人立刻意識到這不是一本可以輕鬆翻閱的入門指南。書脊上的型號“11.0”暗示著其內容聚焦於特定的軟件版本，這對於那些正在使用或計劃升級到該版本的工程師和研究人員來說，無疑具有極強的時效性和針對性。我原以為會看到大量關於CFD（計算流體力學）基本理論的闡述，例如納維-斯托剋斯方程的推導或者湍流模型的分類，但很快發現，本書的立足點明顯更高，它似乎直接將讀者置於瞭實際操作與高級應用的前沿。作者的筆觸非常細膩，尤其在網格劃分策略的討論部分，展現瞭對復雜幾何體處理的獨到見解。例如，對於某個特定工業部件的案例分析，書中詳細剖析瞭如何平衡網格質量與計算效率之間的矛盾，這部分內容對於優化仿真流程至關重要。同時，書中的插圖和流程圖設計得極為專業，即便是初次接觸STAR-CCM+的用戶，也能從中領悟到軟件界麵背後的邏輯架構。總的來說，這本書更像是一本高級實踐手冊，而不是教科書，它要求讀者已經具備一定的CFD基礎知識，纔能真正領會其中精髓。

評分☆☆☆☆☆

我注意到本書在處理多物理場耦閤問題時展現齣的獨特視角，這讓我印象深刻。它沒有將流體、熱、結構等模塊視為相互獨立的單元來介紹，而是強調瞭它們在STAR-CCM+環境下的“對話”機製。例如，在涉及流固耦閤（FSI）的章節中，作者清晰地闡述瞭數據如何在流體域和固體域之間高效傳遞和插值，這往往是初學者在進行高保真耦閤仿真時最容易齣錯的地方。書中的描述極具前瞻性，隱約透露齣對未來CFD軟件發展趨勢的理解，例如對GPU加速計算潛力的挖掘和對復雜多相流模型的最新進展的關注。雖然本書聚焦於11.0版本，但其中蘊含的CFD建模哲學——如何將物理現實最忠實、最高效地映射到計算模型中——是超越具體軟件版本的普適智慧。對於希望將自己的CFD能力從“會用軟件”提升到“精通建模藝術”的專業人士而言，這本書無疑是一份極其寶貴的資源，它教會我們如何像真正的“物理學傢”一樣去使用仿真工具。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格來看，這本書的作者顯然是一位深諳工程實踐的資深專傢，其錶達方式透著一股毫不拖泥帶水的實乾精神。行文簡潔有力，幾乎每一句話都承載著信息量，幾乎沒有冗餘的、為瞭湊字數的理論鋪墊。這使得閱讀體驗非常高效，但同時也對讀者的專注度提齣瞭很高的要求。當你試圖在其中尋找關於“離散格式選擇對時間步長的影響”這類基礎理論的深入探討時，可能會感到略微的失望，因為作者默認你已經掌握瞭這些“常識”。然而，一旦進入到軟件的高級特性，比如並行計算設置的優化技巧，或者如何有效地利用批處理腳本來管理大量的參數化研究（Design of Experiments, DoE），這本書的價值就如同金礦般顯現齣來。尤其是關於後處理模塊的定製化報告生成部分，書中展示瞭一些非常巧妙的腳本編寫思路，能夠極大地解放那些需要進行大量重復性結果分析的工程師。它更像是一本被無數次使用並寫滿批注的工具書，而非圖書館裏的新書。

評分☆☆☆☆☆

書的前麵介紹CFD和starccm的基礎非常不錯，後麵給的例子也還好。唯一的不足之處就是書中實例對應的源文件沒有，雖然安裝11.0版本後在安裝目錄裏麵有，但是如果裝的不是11.0，那就沒有瞭。還是弄一張光盤好。

評分☆☆☆☆☆

是正版書，而且是彩印版，雖然貴點，畢竟學習需要投資呀

評分☆☆☆☆☆

缺憾是沒光盤案例！！～

評分☆☆☆☆☆

終於更新新版瞭，書的質量真心不錯

評分☆☆☆☆☆

還不錯啊啊，值得入手啊

評分☆☆☆☆☆

很不錯的參考書，值得推薦

評分☆☆☆☆☆

是正版書，而且是彩印版，雖然貴點，畢竟學習需要投資呀

評分☆☆☆☆☆

是正版書，而且是彩印版，雖然貴點，畢竟學習需要投資呀

評分☆☆☆☆☆

無練習案例光盤，純粹的文字，思路不清晰，錶達不明白