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熱流體仿真軟件STREAM使用詳解

時間:2019-08-04 02:41:33   作者:GBWindows   來源:行業網站   閱讀:1258  
內容摘要:STREAM是基于結構化網格(直角或圓柱坐標)的通用熱流體仿真軟件。STREAM自1984年首次發布以來,在許多行業尤其是建筑,空調,暖通,土木等行業得到了廣泛的應用,此外STREAM還被廣泛應用于電子冷卻。與此同時,STREAM不斷地完善功能、增強能力,使其應用范圍逐漸加大。 ......

STREAM是基于結構化網格(直角或圓柱坐標)的通用熱流體仿真軟件。STREAM自1984年首次發布以來,在許多行業尤其是建筑,空調,暖通土木等行業得到了廣泛的應用,此外STREAM還被廣泛應用于電子冷卻。與此同時,STREAM不斷地完善功能、增強能力,使其應用范圍逐漸加大。


    使用結構化網格使得STREAM在網格劃分和計算速度方面具有超凡的性能。特別是對于不需要精確考慮曲線和曲面幾何即可準確地預測流場結構的物理應用,其性能得到了最大的發揮。和其它通用熱流體分析軟件一樣,STREAM采用有限體積法進行離散。STREAM求解一百萬網格模型所消耗的內存不到300MB,用戶界面也提供了許多實用的功能,如VB接口和表格用戶函數輸入功能。

推薦


    STREAM適合模擬的幾何模型往往由很多矩形部件為主組成。任何的曲面和斜坡都以階梯形狀近似地表示,不會對流場或熱傳導造成不利的影響。成功案例包括通風系統模擬,室內通風分析和電子冷卻等。STREAM也適合于那些對幾何精度要求低于對處理和計算時間要求的分析。


系統構成


*前處理器    

導入CAD文檔

條件設定

網格剖分


*求解器

計算(監控)


*后處理器

可視化計算結果


動畫制作

*其他功能


產品系列

操作系統

前/后處理/求解器

求解器

前/后處理

Windows(標準版)

*

*

*

Windows(高性能計算版)

*

*

*

Linux(標準版/高性能計算版)

*

*合同類型

租用型許可證

永久型許可證

*許可證類型

單機版

網絡版


系統配置要求

*前處理/后處理

操作系統:

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

內存:

512MB 或更多(推薦1GB以上)

硬盤:

1GB以上

其他:

OpenGL對應顯卡

*求解器

操作系統:

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)

內存:

512MB 或更多(推薦1GB以上)

硬盤:

1GB以上

*1)系統設置可能會影響顯示速度。

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

對許可證服務器的OS要求和對求解器的OS要求完全相同。


    STREAM前處理器用于設定數據并進行計算。它用于建模,網格生成和定義邊界條件及材料屬。STREAM的前處理器提供了一個非常容易理解和使用的用戶界面。


    設定向導和對話框


    STREAM是一個可以模擬多種物理現p的通用熱流體分析軟件。一般的通用熱流體分析軟件都非常復雜,難以使用。為了降低復雜程度,STREAM提供了一個包括設定向導和對話框的導航系統可以幫助用戶簡單地完成從基本到高級的操作。這個功能也可以幫助客戶避免忽略重要的條件設定,使軟件界面更加友好,這一點對初學p或不經常使用此軟件的人尤為重要。


    CAD的導入

熱流體仿真軟件STREAM使用詳解

    STREAM可以導入三維CAD(如palasolid(X_T), STEP(.stp), STL, DXF和IDF)。 STREAMh處理器有許多實用的功能,如簡化復雜幾何模型,按尺寸批量刪除,點擊刪除等,對于復雜的CAD數據尤其適用。


    創建幾何和零件庫


    scSTREAM備有標準的幾何庫如創建六面體和圓柱等。創建的幾何可以和導入的CAD數據一起使用。scSTREAM也可以使用描畫功能進行平面作圖并把鰭片,風扇,管道系統,人體模型等做成了標準模型庫供客戶選擇使用,經常使用的零件也可以追加到零件庫。


    自動網格剖分和局部加密


    STREAM采用的是結構化網格劃分(直角坐標和圓柱坐標)。當處理類似形狀的部件時它能使用標準長度和幾何比例自動生成網格以節省時間。


    STREAM可以容易地對重要區域或希望詳細了解的區域進行網格加密,在維持異地功能精度的同時,降低總的內存占用率和計算時間。例如分析建筑物周圍的表面氣流,電器產品的微小間隙中的氣流,在這些部分需要較細的網格。進行局部加密,網格劃分仍舊簡單易行。只要制定劃分個數和范圍即可進行自動劃分,對于加密的個數該揮邢拗啤

熱流體仿真軟件STREAM使用詳解


變形功能

說明: Deformation Function由于幾何形狀的復雜性,生成的網格可能無法完全均勻或和期望生成的網格有所不同。為了防止非均勻網格生成和誤識別原始幾何,幾何形狀在網格生成之前可以轉換成階梯狀。此功能使用戶能夠確切的定義網格位置,并在網格劃分后保持原有的表面面積和體積。

熱流體仿真軟件STREAM使用詳解



前處理功能列表

建模

CAD數據接口

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

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

零件庫

長方體,六邊形,圓柱,圓錐,球體,多邊形,斜板,嵌板(正交,四邊形,傾斜),電路板,散熱片,針翅,插件導軌,狹縫沖孔,剪裁,風扇(旋轉,貫流)等

模型設置

用鼠標操作3D建模,網格結點捕捉功能,用對話框進行詳細設置,相對坐標系

幾何編輯

布爾運算(加,減,乘,剪切,修補),簡化(六邊型,圓柱,零件排列),刪除微小幾何

部件管理

部件庫的儲存

網格劃分

自動網格劃分

根據指定網格數自動劃分網格

自動粗化網格

根據部件的形狀自動粗化網格

控制網格大小

指定最小網格寬度,指定部件周圍的網格寬度

細化網格

按寬度比和網格數細化網格

條件

設置向導

初始向導,條件向導(流量,輻射,壓降,接觸熱阻等)


求解器1:


求解器使用前處理器中定義的條件來計算熱/流體的流場。用戶只需指定輸入文件的名稱和路徑即可。另外,用戶可以使用監控功能觀察計算狀態。

高速

scSTREAM計算速度很快,可以在很短的時間內完成分析。高性能計算功能使scSTREAM能在一個可接受的時間范圍內完成大規模計算。這樣即使對于復雜的幾何模型,也只需最少的幾何修正即可。

計算速度實例:

1)  室內溫度和熱分析:520,000個單元,500步迭代,網格生成和計算時間-1小時15分鐘

(Pentium Xeon 3.06GHz)

2)  室外空氣流動分析:2,210,000個單元,200步迭代,網格生成和計算時間為2小時43分鐘

(Pentium Xeon 3.06GHz)

3)  水池中的泡沫運動分析:560,000個單元,3000步迭代,網格生成和計算時間為52分鐘

(AthlonMP 2.13GHz)


監控功能


Windows版本的scSTREAM求解器采用了監控功能,以顯示計算進程的狀態。監視器可以實時顯示被觀察的計算狀態,計算進程也可以被中斷來確認計算中間結果的速度場和溫度場的詳細信息,計算的批處理可以隨時恢復。

說明: Monitor Function


并行計算

scSTREAM的并行求解器可以進一步縮短計算時間。并行求解的計算速度增加,對大型計算和瞬態計算尤其有價值。并行求解器針對支持的操作系統和不同的硬件配置進行了優化。Windows版本的并行求解器,和標準的Windows求解器用法相同。這使得用戶能夠在沒有任何并行計算知識的情況下正常使用并行計算。

 

 

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




scSTREAM V3.14/V6 (200萬單元)

計算機:VT64 8200服務器

 

 




求解器功能列表

網格劃分

結構化網格

直角或圓柱坐標系

非結構化網格

運動物體

數值方法

分析方法

有限體積法,運動體內部采用有t元法

壓力校正法(SimpleC)

對流項精度

1 / 3階(快速)迎風格式

矩陣求解器

JACOBI, SOR, MICCG, ILUCR, ILUCGS, FMGCG

網格相關功能

三棱柱單元

開孔率,流體體積含率

周期邊界條件

物理模型

可壓縮/不可壓縮流體

穩態/瞬態分析

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

熱分析

傳導(流體/固體),對流,湍流熱傳遞

輻射

攜帶系數法, 通量法

運動物體

太陽輻射

濕度/凝結

考慮蒸發,潛熱

空調模型

通風效率

空氣年齡,貢獻度

擴散

SORET效應,相互擴散t比熱/黏度的變化

凝固/融化

馬蘭格尼對流

非牛頓流體

多流體模型

旋轉風扇模型

軸流式,圓錐式,離心式

粒子追跡

標記粒子,有質量粒子(湍流擴散)

靜磁場

電流分析

化學反應

燃燒

多相流分析

MARS法

多孔介質

熱傳導板

用戶自定義函數

計算控制

獲得計算狀態的在線監控系統

作業管理


求解器2:


作為通用流體分析軟件, STREAM在提供基本的基于結構p網格的流體/熱問題的解決功能之外還提供多種模擬高度復雜流體和傳熱現象的專用功能。


自由液面的分析


STREAM可以模擬流體的自由液面形狀。


MARS功能可以使用戶能夠計算出兩種流體如何彼此相互作用。波形生成功能可以模擬自由液面波的傳播和衰減。另外還可以使用透水物體來模擬潰壩,這是海岸工程中需要重點考慮的問題。


剛體運動


STREAM可以對剛體運動進行計算,同時計算模擬出剛體運動產生的流場和熱效應。剛體運動本身A⒂謖交網格。


面板熱傳導輻射/多孔固體

熱流體仿真軟件STREAM使用詳解


STREAM的面板功能可以分析熱傳導,透射和薄板的輻射(太陽輻射)。由于面板部分不需要劃分網格,所以此功能有助于減少網格數量。另外, scSTREAM可以用多孔固體代替散熱鰭片。


太陽輻射


STREAM包含了卓越的功能以模擬太陽輻射。太陽輻射包括直接輻射,天空輻射(輻射經大氣散射到達地面)和反射輻射。STREAM可以計算陰涼處由于天空輻射和反射輻射產生的熱。它還有一個云量系數可以用來抵消被云層吸收的輻射。


結露/蒸發功能


STREAM可以計算出在固體表面的水和空氣中的水分之間的相互作用。用戶可以預測瞬時結露以及累積結露。此外,蒸發潛熱也可以考慮到蒸發的分析里。


大渦模擬(LES)


STREAM提供了各種各樣的湍流模型供選擇(如傳統的k-e模型及其變形)。然而,如果特殊情況下需要更高的精度, STREAM還提供了四個亞格子大渦模擬模型和兩個進口的變化選項。


粒子分析功能


STREAM 可以計算出帶質量粒子的軌跡并用于分析化學反應。

在這個例子中,就是利用蒸發粒子模擬了液滴的射流冷卻。


后處理


STREAM后處理器是cradle的CFD軟件的共享工具,用來可視化求解器計算的結果。后處理器配備了多種顯示功能,如云圖,矢量圖和計算特定點的參數值。這些基本功能以及其他高品質的圖形輸出功能是必備的設計工具。


基本功能

Cradle的后處理器提供了全面可視化流場和獲得設計產品準確信息所需的工具。

矢量圖

云圖

網格劃分圖

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

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

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

等值面圖

流線圖

變量圖表

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

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

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


其它功能

Cradle的后處理器同時也提供了多種附加功能,用于可視化計算結果。這些可視化功能不僅是只為了CAE專家使用,同時也方便相關人員觀察結果。使用這些功能可以提供基本功能之外的數字信息。


表面流線圖(油膜)

表面紋理圖

照明

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

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

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

變量的標識

可視化比較

擬合結果文件

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

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

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


動畫制作

動畫是一種比較理想的可視化流場的方法。cradle的后處理器可以對使用穩態和瞬態流場結果進行動畫制作。


穩態分析的粒子流動

視點的自動轉換

瞬態分析

熱流體仿真軟件STREAM使用詳解

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

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


后處理功能列表

幾何數據的處理

在任意平面和表面上作圖

整個體積范圍的作圖

圓柱面展開

任意縮放

按特定值或點擊選取

繪圖功能

網格,矢量圖,云圖

等值面,流線

二維圖表

平均和最大/小值的計算

擬合結果

顯示原分析模型的幾何形狀和風扇的幾何形狀

特殊效果

油膜圖(表面流線圖)

表面紋理圖

旋轉投影

子午面的顯示

演示效果

梯度,透明度,光澤度,水效果等

動畫制作

矢量動畫

流場的運動圖片

標記粒子

湍流擴散效應

視點的自動轉換

關鍵幀動畫

穿透

其他可選功能

鏡像/周期復制

數學函數,變量儲存

集成

標量,矢量,體積

高分辨率的數據圖像輸出

BMP, JPG, Cradle Viewer

文本和BMP圖像的疊加

可視化的比較

獨立于網牡謀冉

投影面積的計算

導入CSV數據

實驗結果的輸入

多線程

速度的加速繪制

 

宏功能


Windows版本的scSTREAM可以從外部程序如Visual Basic通過使用“Microsoft.COM技術”進行控制。從軟件啟動到退出的幾乎所有的軟件命令,都可以使用“Microsoft.COM技術”來遠程激活和控制。流程自動化或創建自定義菜單,更有利于提高運營效率,使軟件的用戶界面更友好。

自動生成報告

在CAE設計和開發過程中,經常需要進行多重分析,以評估各種條件下的設計的性能。計算完成后,使用后處理器進行結果可視化,并保存為圖像文件。圖形文件被粘貼到一個文本處理器寫報告。通常這是一遍又一遍重復的手動過程。
在STREAM中的這些重復操作,可以使用宏功能自動生成。后處理器和文字處理器在宏執行時自動啟動并將圖像自動粘貼到文字處理器。

根據所傳達的信息,使用用戶預定義的格式可自動生成報告。這使用戶可以進行比較,在一個文件內顯示多種信息,并在語句之間插入圖片。


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


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