隨著CFD技術的發展，CFD已成為現在工程應用中用於解決複雜問題的一種常用方法。如今，不論是在高校還是企業，越來越多的人都會選擇使用一些CFD商業軟件來解決實際問題。據不完全統計，現有的CFD軟件多達上百種、它們各自在各自的領域具備不同的優勢。CFD工程師經常由於工作單位更換或者面臨的工程問題不同，不得不選擇不同的CFD工具軟件。
那麼如何快速掌握一款CFD工具軟件對我們工程師解決具體問題或者適應新單位新工作顯得格外的重要。因此，我在這裡總結了一些我當時學習STAR-CCM+的經驗，分享給大家提供參考，希望對大家有所幫助！
當然，本文的目的並不是要否定別人的觀點、也並不希望一定能夠說服大家，而僅僅是從某些特定的角度，提供一些信息，希望能夠引發大家的思考。
一、明確目的，有的放矢
大家學習STAR-CCM+的目的我總結為以下兩點：
1、長期應用需求
把STAR-CCM+作為“職業工具”，好比鋼琴家的鋼琴。那麼，我們往往需精通軟件解決複雜工程或研究問題的能力。當然，我說的精通，並不是精通軟件所有的功能，而是你研究方向上所要用到的功能，比如你是搞熱設計的，那麼就需要精通傳熱、流動計算。對於電磁、鑄造這些你不涉及的模塊可以先不學。有時間有精力再去了解。畢竟一個人的精力是有限的，STAR-CCM+軟件能解決的問題設計各個領域。我們不可能全部精通。
2、臨時項目需求
因為甲方或者領導、老師要求，需要臨時使用STAR-CCM+解決某個問題。那麼，就要求我們快速獲得軟件解決某個仿真問題的能力。
二、瞭解軟件，制定學習計劃1、軟件能做哪些模擬分析？
STAR-CCM+是西門子工業軟件推出的新一代通用CFD仿真軟件，採用連續介質力學數值技術，不僅可進行流體分析，還可進行結構應力、氣動聲學等其他物理場或多個物理場耦合模擬分析。針對自己學習目的，選擇合適的方向進行學習。
2、軟件具有哪些功能？眾所周知，CAE仿真一般流程如下圖所示：
STAR-CCM+不僅是 (CFD)仿真軟件，更是解決跨學科問題的綜合工程解決方案，所有操作在同一界面中，一個用戶界面可以完成整個CAE過程：
- 第一步：CAD 幾何建模
- 第二步：表面網格準備
- 第三步：網格劃分
- 第四步：求解計算
- 第五步；後處理
接下來，筆者演示一個閥門內流場仿真案例，（需要這個模型算例的朋友請留言或私信） 我立即給您發模型文件。這個案例是演示採用STAR-CCM+計算球閥內流場特性。
首先是 1、問題描述
通過對閥門的流動特性仿真指導閥門設計。本案例以工業常用球閥為例進行仿真，獲取閥門內部流場特性與流量特性。已知：閥門入口流量為0.5kg/s，流動介質為水。
2、幾何前處理 由於本次仿真主要關心閥門一定開度下，其內部流阻特性，通過熱力學分析可知將閥門流動過程可看作絕熱過程。因此，提取閥門內部流道進行數值仿真。本案例採用3D-CAD操作抽取模型如下：右擊模型選擇【抽取內部體積】，如圖，在綠色框內選擇進出口端面，紅色框內選擇與流體接觸的幾何部件，勾選【創建體組】
3、劃分流場域網格
基於PBM方式，採用自動網格劃分方法劃分多面體網格，網格如下圖所示① 右擊【操作】>【自動網格】，選擇網格模型
② 在【區域】節點，設置邊界條件如下
4、求解設置
通過計算入口雷諾數大於2500，因此閥門內部流動為湍流流動① 在【連續體】節點選擇【物理模型】
② 設置【停止標準】最大迭代步數為500，監測出口平均速度。
5、運行仿真，進行數值計算
觀察殘差曲線與監測平均速度，當殘差下降到10E-3以下，監測量穩定後，說明計算收斂。
6、結果後處理① 速度雲圖
② 壓力雲圖
③ 矢量圖
④ 流線圖
三、制定學習計劃
在確定了自己的學習目的和對軟件功能有一定了解的情況下，你基本清楚自己需要學習的內容。那麼接下來的工作就是。根據自己的學習內容尋找相關的教程，並制定合理的學習計劃。對於學習資料，我的總結是：在精不在多。網上能找的STAR-CCM+的學習資源很多也很雜。不成系統的學習資料，容易讓初學陷入以下幾個困境：
- 花大量時間整理海量資料卻只能獲取少量的乾貨內容
- 資料眾說風雲，到底哪個說的對？
- 論壇、學習群處處碰壁
- 按照case步驟，總是不知為什麼這麼設置？還經常出現不一致結果。。。。。。
從我學習的過程看，最好的學習資料我認為就是軟件自帶的幫助文檔，STAR-CCM+軟件我喜歡它的原因之一就是它的幫助文檔非常給力，而且現在新版本，幫助文檔很多都翻譯程中文了，看著非常方便。而且它裡面自帶有教程標準案例。當然，它也有個缺點，就是涉及內容較多，所以學習起來一是需要時間較多；二是案例難度係數不大，適合入門不適合提高。目前，我也在仿真秀開設了一個STAR-CCM+入門與進階的精品系列課程，結合我學習和使用STAR-CCM+的經驗跟大家分享，希望助力大家快速學習和掌握STAR-CCM+去解決實際工程問題， 課程安排見下文。
三、從易到難，循序漸進
初學軟件，一定要先從簡單問題開始。期主要原因是，容易成功，能夠增加成就感和自信心，不至於讓我們喪失學習的興趣。再複雜的系統也都是由一個個簡單的部件組成。一開始做複雜問題，一是容易出錯，二是如果出錯，也很難快速找到問題所在。這樣既浪費時間又增加學習難度。
四、先熟悉界面與流程、再關注具體細節STAR-CCM+可以實現幾何建模、網格劃分、求解計算以及後處理。其基本流程如下圖所示。我們可以通過幾個簡單的案例，一個一個流程去熟悉軟件的操作界面。一開始，肯能因為STAR-CCM+結構樹層次較深，感覺有點暈，可以先把主要的節點記住。做個小備忘錄，在這個節點可以處理什麼問題。表面處理流程是怎麼樣的？體網格生成流程是什麼樣的？…..軟件包括幾何建模、表面處理、網格劃分、求解設置、後處理多個功能，每個功能可能都具有一個或多個固定流程。建議在做計劃的時候，一個一個模塊，一個一個流程來熟悉。等熟悉一個流程後，其它的流程上手就非常快了。
五、學習求助的建議
1、軟件安裝
安裝失敗：用戶名是不是中文？殺毒防火牆是否關閉？代安裝
2、具體技術問題
- 自己先思考、嘗試…
- 花點時間把自己的問題整理成一個文檔：工況詳情、詳細設置、報錯情況等
- 方便提供模型及資料的一併打包
- 不論結果如何，表示感謝
不論是STAR-CCM+，還是其他CFD仿真軟件，它們說白了終究只是我們用於解決實際工程問題的工具，只要我們平時多加練習，均能很好的掌握軟件本的具體操作。如果需要靈活利用工具軟件解決我們的實際工程問題，還要求我們具備相應的理論知識。所以，建議初學者特別是剛接觸CFD的學者，在學習階段一定要注重軟件操作同時關注實際問題的理論。要知其然且知其所以然。不要貪做很多STEP BY STEP沒有任何解釋光是如何操作的案例，而實要把每個案例解決的問題是什麼？為什麼要這麼設置？它的本質是什麼？搞清楚，觸類旁通、舉一反三。這樣才能將所學的東西應用到我們的實際問題中去。
六、 講師介紹卿林老師
7年的航天行業CFD仿真分析從業經驗，航空航天科學與技術專業，碩士學歷，CFD學習與應用科普作者，仿真秀科普作者。
- 學習或工作經歷：北京理工大學航空宇航科學與技術，碩士學歷；北京理工大學航空宇航科學與技術，學士學歷，曾就職於中國科學院某研究所，分析內容涉及氣動、傳熱、多相流等仿真分析等。個人部分案例：基於STARCCM+的離心壓氣機內流場分析；
- 基於STARCCM+的某大型實驗櫃內溫度場及流場分析；
- 基於STARCCM+的某型火箭發動機液氧預冷仿真分析；
- 基於STARCCM+的四旋翼無人機外流場仿真分析。
作者：Tsinglin老師，仿真秀專欄
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