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scSTREAM 通用流体分析软件

时间:2016/6/13 17:02:35   作者:绿建之窗   来源:绿建之窗   阅读:3699   评论:0
内容摘要:【绿建之窗导读】:scSTREAM是基于结构化网格(直角或圆柱坐标)的通用热流体仿真软件。scSTREAM自1984年首次发布以来,在许多行业尤其是建筑,空调,暖通,土木等行业得到了广泛的应用,此外scSTREAM还被广泛应用于电子冷却。与此同时,scSTREAM不断地完善功能、增强能力,使其应用范围逐渐加大。

【绿建之窗导读】:scSTREAM是基于结构化网格(直角或圆柱坐标)的通用热流体仿真软件。scSTREAM自1984年首次发布以来,在许多行业尤其是建筑,空调,暖通土木等行业得到了广泛的应用,此外scSTREAM还被广泛应用于电子冷却。与此同时,scSTREAM不断地完善功能、增强能力,使其应用范围逐渐加大。

 

    使用结构化网格使得scSTREAM在网格划分和计算速度方面具有超凡的性能。特别是对于不需要精确考虑曲线和曲面几何即可准确地预测流场结构的物理应用,其性能得到了最大的发挥。和其它通用热流体分析软件一样,scSTREAM采用有限体积法进行离散。scSTREAM求解一百万网格模型所消耗的内存不到300MB,用户界面也提供了许多实用的功能,如VB接口和表格用户函数输入功能。

推荐

 

    scSTREAM适合模拟的几何模型往往由很多矩形部件为主组成。任何的曲面和斜坡都以阶梯形状近似地表示,不会对流场或热传导造成不利的影响。成功案例包括通风系统模拟,室内通风分析和电子冷却等。scSTREAM也适合于那些对几何精度要求低于对处理和计算时间要求的分析。

 

系统构成

 

*前处理器    

导入CAD文档

条件设定

网格剖分

 

*求解器

计算(监控)

 

*后处理器

可视化计算结果

 

动画制作

*其他功能


产品系列

操作系统

前/后处理/求解器

求解器

前/后处理

Windows(标准版)

*

*

*

Windows(高性能计算版)

*

*

*

Linux(标准版/高性能计算版)

*

*合同类型

租用型许可证

永久型许可证

*许可证类型

单机版

网络版


系统配置要求

*前处理/后处理

操作系统:

Windows XP Professional Edition
Windows XP Professional x64 Edition
Windows Vista Business *1
Windows Vista Ultimate *2
Windows 7

内存:

512MB 或更多(推荐1GB以上)

硬盘:

1GB以上

其他:

OpenGL对应显卡

*求解器

操作系统:

Windows XP Professional Edition
Windows XP Professional x64 Edition
Windows Vista Business *1
Windows Vista Ultimate *2
RedHat Enterprise Linux 4 or 5
   *Intel-compatible CPUs (x64)
SuSE Linux Enterprise Server 9 or 10
   *Intel-compatible CPUs (x64)

内存:

512MB 或更多(推荐1GB以上)

硬盘:

1GB以上

*1)系统设置可能会影响显示速度。

*2)Ultimate Edition 为非正式支持版本,但一般也可以使用。

对许可证服务器的OS要求和对求解器的OS要求完全相同。


    scSTREAM前处理器用于设定数据并进行计算。它用于建模,网格生成和定义边界条件及材料属。scSTREAM的前处理器提供了一个非常容易理解和使用的用户界面。


    设定向导和对话框


    scSTREAM是一个可以模拟多种物理现象的通用热流体分析软件。一般的通用热流体分析软件都非常复杂,难以使用。为了降低复杂程度,scSTREAM提供了一个包括设定向导和对话框的导航系统可以帮助用户简单地完成从基本到高级的操作。这个功能也可以帮助客户避免忽略重要的条件设定,使软件界面更加友好,这一点对初学者或不经常使用此软件的人尤为重要。


    CAD的导入

scSTREAM_通用流体分析软件

    scSTREAM可以导入三维CAD(如palasolid(X_T), STEP(.stp), STL, DXF和IDF)。 scSTREAM前处理器有许多实用的功能,如简化复杂几何模型,按尺寸批量删除,点击删除等,对于复杂的CAD数据尤其适用。


    创建几何和零件库


    scSTREAM备有标准的几何库如创建六面体和圆柱等。创建的几何可以和导入的CAD数据一起使用。scSTREAM也可以使用描画功能进行平面作图并把鳍片,风扇,管道系统,人体模型等做成了标准模型库供客户选择使用,经常使用的零件也可以追加到零件库。


    自动网格剖分和局部加密


    scSTREAM采用的是结构化网格划分(直角坐标和圆柱坐标)。当处理类似形状的部件时它能使用标准长度和几何比例自动生成网格以节省时间。


    scSTREAM可以容易地对重要区域或希望详细了解的区域进行网格加密,在维持异地功能精度的同时,降低总的内存占用率和计算时间。例如分析建筑物周围的表面气流,电器产品的微小间隙中的气流,在这些部分需要较细的网格。进行局部加密,网格划分仍旧简单易行。只要制定划分个数和范围即可进行自动划分,对于加密的个数也没有限制。

scSTREAM_通用流体分析软件


变形功能

说明: Deformation Function由于几何形状的复杂性,生成的网格可能无法完全均匀或和期望生成的网格有所不同。为了防止非均匀网格生成和误识别原始几何,几何形状在网格生成之前可以转换成阶梯状。此功能使用户能够确切的定义网格位置,并在网格划分后保持原有的表面面积和体积。

scSTREAM_通用流体分析软件



前处理功能列表

建模

CAD数据接口

Parasolid(X_T), STEP, STL, DXF(3Dface), XGL, NASTRAN, IDF

Gerber data (RS-274D, RS-274X)*1

零件库

长方体,六边形,圆柱,圆锥,球体,多边形,斜板,嵌板(正交,四边形,倾斜),电路板,散热片,针翅,插件导轨,狭缝冲孔,剪裁,风扇(旋转,贯流)等

模型设置

用鼠标操作3D建模,网格结点捕捉功能,用对话框进行详细设置,相对坐标系

几何编辑

布尔运算(加,减,乘,剪切,修补),简化(六边型,圆柱,零件排列),删除微小几何

部件管理

部件库的储存

网格划分

自动网格划分

根据指定网格数自动划分网格

自动粗化网格

根据部件的形状自动粗化网格

控制网格大小

指定最小网格宽度,指定部件周围的网格宽度

细化网格

按宽度比和网格数细化网格

条件

设置向导

初始向导,条件向导(流量,辐射,压降,接触热阻等)


求解器1:

 

求解器使用前处理器中定义的条件来计算热/流体的流场。用户只需指定输入文件的名称和路径即可。另外,用户可以使用监控功能观察计算状态。

高速

scSTREAM计算速度很快,可以在很短的时间内完成分析。高性能计算功能使scSTREAM能在一个可接受的时间范围内完成大规模计算。这样即使对于复杂的几何模型,也只需最少的几何修正即可。

计算速度实例:

1)  室内温度和热分析:520,000个单元,500步迭代,网格生成和计算时间为1小时15分钟

(Pentium Xeon 3.06GHz)

2)  室外空气流动分析:2,210,000个单元,200步迭代,网格生成和计算时间为2小时43分钟

(Pentium Xeon 3.06GHz)

3)  水池中的泡沫运动分析:560,000个单元,3000步迭代,网格生成和计算时间为52分钟

(AthlonMP 2.13GHz)


监控功能


Windows版本的scSTREAM求解器采用了监控功能,以显示计算进程的状态。监视器可以实时显示被观察的计算状态,计算进程也可以被中断来确认计算中间结果的速度场和温度场的详细信息,计算的批处理可以随时恢复。

说明: Monitor Function


并行计算

scSTREAM的并行求解器可以进一步缩短计算时间。并行求解的计算速度增加,对大型计算和瞬态计算尤其有价值。并行求解器针对支持的操作系统和不同的硬件配置进行了优化。Windows版本的并行求解器,和标准的Windows求解器用法相同。这使得用户能够在没有任何并行计算知识的情况下正常使用并行计算。

 

 

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/streamv7/ST_para1.jpg




scSTREAM V3.14/V6 (200万单元)

计算机:VT64 8200服务器

 

 

 

 

 

求解器功能列表

网格划分

结构化网格

直角或圆柱坐标系

非结构化网格

运动物体

数值方法

分析方法

有限体积法,运动体内部采用有限元法

压力校正法(SimpleC)

对流项精度

1 / 3阶(快速)迎风格式

矩阵求解器

JACOBI, SOR, MICCG, ILUCR, ILUCGS, FMGCG

网格相关功能

三棱柱单元

开孔率,流体体积含率

周期边界条件

物理模型

可压缩/不可压缩流体

稳态/瞬态分析

湍流模型

Standard k- ?μ, RNG k-?μ , MP k-?μ , Algebraic stress model , Linear low-Reynolds-Number k-?μ model (AKN model) , Non-linear low-Reynolds-Number k-?μ model (AKN model) , Temperature field two-equation (NK / AKN) model , (character corruption) k-ε models

自由液面

VOF法, MARS法

热分析

传导(流体/固体),对流,湍流热传递

辐射

携带系数法, 通量法

运动物体

太阳辐射

湿度/凝结

考虑蒸发,潜热

空调模型

通风效率

空气年龄,贡献度

扩散

SORET效应,相互扩散,比热/黏度的变化

凝固/融化

马兰格尼对流

非牛顿流体

多流体模型

旋转风扇模型

轴流式,圆锥式,离心式

粒子追迹

标记粒子,有质量粒子(湍流扩散)

静磁场

电流分析

化学反应

燃烧

多相流分析

MARS法

多孔介质

热传导板

用户自定义函数

计算控制

获得计算状态的在线监控系统

作业管理


求解器2:

 

作为通用流体分析软件, scSTREAM在提供基本的基于结构化网格的流体/热问题的解决功能之外还提供多种模拟高度复杂流体和传热现象的专用功能。

 

自由液面的分析

 

scSTREAM可以模拟流体的自由液面形状。

 

MARS功能可以使用户能够计算出两种流体如何彼此相互作用。波形生成功能可以模拟自由液面波的传播和衰减。另外还可以使用透水物体来模拟溃坝,这是海岸工程中需要重点考虑的问题。

 

刚体运动

 

scSTREAM可以对刚体运动进行计算,同时计算模拟出刚体运动产生的流场和热效应。刚体运动本身独立于正交网格。

 

面板热传导辐射/多孔固体

scSTREAM_通用流体分析软件

 

scSTREAM的面板功能可以分析热传导,透射和薄板的辐射(太阳辐射)。由于面板部分不需要划分网格,所以此功能有助于减少网格数量。另外, scSTREAM可以用多孔固体代替散热鳍片。

 

太阳辐射

 

scSTREAM包含了卓越的功能以模拟太阳辐射。太阳辐射包括直接辐射,天空辐射(辐射经大气散射到达地面)和反射辐射。scSTREAM可以计算阴凉处由于天空辐射和反射辐射产生的热。它还有一个云量系数可以用来抵消被云层吸收的辐射。

 

结露/蒸发功能

 

scSTREAM可以计算出在固体表面的水和空气中的水分之间的相互作用。用户可以预测瞬时结露以及累积结露。此外,蒸发潜热也可以考虑到蒸发的分析里。

 

大涡模拟(LES)

 

scSTREAM提供了各种各样的湍流模型供选择(如传统的k-e模型及其变形)。然而,如果特殊情况下需要更高的精度, scSTREAM还提供了四个亚格子大涡模拟模型和两个进口的变化选项。

 

粒子分析功能

 

scSTREAM 可以计算出带质量粒子的轨迹并用于分析化学反应。

在这个例子中,就是利用蒸发粒子模拟了液滴的射流冷却。

 

后处理

 

scSTREAM后处理器是cradle的CFD软件的共享工具,用来可视化求解器计算的结果。后处理器配备了多种显示功能,如云图,矢量图和计算特定点的参数值。这些基本功能以及其他高品质的图形输出功能是必备的设计工具。


基本功能

Cradle的后处理器提供了全面可视化流场和获得设计产品准确信息所需的工具。

矢量图

云图

网格划分图

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_vector_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_contour_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_mesh_s.jpg

等值面图

流线图

变量图表

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_iso_contour_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_line_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/graph_s.jpg


其它功能

Cradle的后处理器同时也提供了多种附加功能,用于可视化计算结果。这些可视化功能不仅是只为了CAE专家使用,同时也方便相关人员观察结果。使用这些功能可以提供基本功能之外的数字信息。


表面流线图(油膜)

表面纹理图

照明

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/oilflow_car_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_other_2_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/light_v7_s.jpg

变量的标识

可视化比较

拟合结果文件

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/variable_vector_s.gif

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/Space2_s.jpg

说明: http://www.cradle-cfd.com/product/post_image/st_neu_s.jpg


动画制作

动画是一种比较理想的可视化流场的方法。cradle的后处理器可以对使用稳态和瞬态流场结果进行动画制作。


稳态分析的粒子流动

视点的自动转换

瞬态分析

scSTREAM_通用流体分析软件

说明: C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\st_anime_1_s.gif

说明: C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\st_anime_2_s.gif


后处理功能列表

几何数据的处理

在任意平面和表面上作图

整个体积范围的作图

圆柱面展开

任意缩放

按特定值或点击选取

绘图功能

网格,矢量图,云图

等值面,流线

二维图表

平均和最大/小值的计算

拟合结果

显示原分析模型的几何形状和风扇的几何形状

特殊效果

油膜图(表面流线图)

表面纹理图

旋转投影

子午面的显示

演示效果

梯度,透明度,光泽度,水效果等

动画制作

矢量动画

流场的运动图片

标记粒子

湍流扩散效应

视点的自动转换

关键帧动画

穿透

其他可选功能

镜像/周期复制

数学函数,变量储存

集成

标量,矢量,体积

高分辨率的数据图像输出

BMP, JPG, Cradle Viewer

文本和BMP图像的叠加

可视化的比较

独立于网格的比较

投影面积的计算

导入CSV数据

实验结果的输入

多线程

速度的加速绘制

 

宏功能

 

Windows版本的scSTREAM可以从外部程序如Visual Basic通过使用“Microsoft.COM技术”进行控制。从软件启动到退出的几乎所有的软件命令,都可以使用“Microsoft.COM技术”来远程激活和控制。流程自动化或创建自定义菜单,更有利于提高运营效率,使软件的用户界面更友好。

自动生成报告

在CAE设计和开发过程中,经常需要进行多重分析,以评估各种条件下的设计的性能。计算完成后,使用后处理器进行结果可视化,并保存为图像文件。图形文件被粘贴到一个文本处理器写报告。通常这是一遍又一遍重复的手动过程。

在scSTREAM中的这些重复操作,可以使用宏功能自动生成。后处理器和文字处理器在宏执行时自动启动并将图像自动粘贴到文字处理器。

根据所传达的信息,使用用户预定义的格式可自动生成报告。这使用户可以进行比较,在一个文件内显示多种信息,并在语句之间插入图片。


说明: http://www.cradle-cfd.com/product/streamv7/stream_macro2.jpg

 

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