Star-CD была первой в мире программой, включившей в себя процедуру так называемых «скользящих сеток». Эффективная параллелизация алгоритма решения, основанного на применении метода конечных объемов, в сочетании с уникальными методиками автоматизированного разбиения области течения, позволяет моделировать задачи любой степени геометрической сложности.
Традиционными областями применения Star-CD являются следующие области:
- транспорт;
- энергетика;
- химическая и обрабатывающая;
- общее машиностроение;
- строительная;
- электротехническая и электронная;
- газо- и нефтедобыча.
Star-CD является многоцелевым единым CFD-пакетом, предоставляющим пользователю следующие возможности для решения задач механики жидкостей и газов на всех типах сеток:
- стационарные и нестационарные течения;
- ламинарные течения – модель Ньютона и неньютоновские жидкости;
- турбулентные течения (применяется несколько наиболее известных моделей);
- сжимаемые и несжимаемые (включая около- и сверхзвуковые);
- теплоперенос (конвективный, радиационный, теплопроводность с учетом твердых тел);
- массоперенос;
- химические реакции;
- горение газообразного, жидкого и твердого топлива;
- распределенное сопротивление (например: в пористых средах, теплообменниках);
- многокомпонентные течения;
- многофазные потоки – модель Лагранжа (дисперсные газы – твердое тело, газ – жидкость, жидкость – твердое тело, жидкость – жидкость);
- многофазные потоки – модель Эйлера;
- свободные поверхности.
К числу других возможностей относятся:
- графический и командный ввод;
- специализированные режимы работы «новичок» / «эксперт», сопровождаемые интерактивными подтверждениями и средствами подсказки;
- обширный набор средств построения сеток, включая автоматизированное сгущение;
- импорт геометрических моделей в форматах STL, IGES и VDAFS;
- интерфейсы к CAD/CAE-программам, включая трансляцию конечно-элементных моделей, графическое представление результатов и др.: Ansys, HEXAR, ICEM, I-DEAS, Nastran, Patran, Hypermech и SAMM;
- разнообразные средства визуализации и обработки результатов (векторные, цветовые контурные заливки, изоповерхности, сечения, трассировка частиц, анимация и др.);
- экстраполяция результатов на сетке и поверхности произвольного вида (используются для выдачи результатов в конечно-элементные пакеты);
- построение графиков.
В качестве препроцессора в Star-CD используется SAMM (Semi Automatic Meshing Methodology – «полуавтоматическая технология разбиения») разработка инжиниринговой фирмы Adapco. SAMM предоставляет следующие возможности:
- использование смешенных сеток как из четырех традиционных (например: гексагональных и тетраэдрических), так и из уникальных срезанных призматических элементов;
- процедура автоматической «сшивки» полей параметров в смежных областях с несовпадающей разбивкой – произвольный интерфейс;
- автоматизированное адаптивное сгущение, основанное на оценке ошибки расчета;
- динамическое искажение (подстройка) сетки для решения задач с переменными граничными условиями (например, поршневые двигатели);
- временно-зависимые, так называемые скользящие сетки с использованием алгоритма «произвольный интерфейс» для лопаточных машин и др.;
- дополнительные адаптивные процедуры перестройки (такие, как динамическое внедрение и удаление элементов);
- множественные вращающиеся системы координат для моделирования процессов, происходящих в многоступенчатых турбинных насосах, вентиляторах и т. д.;
- средства учета циклической симметрии или других видов периодичности для лопаточных и многоступенчатых машин с целью уменьшения размерности задачи.
Star-CD использует высокоэффективные численные алгоритмы. Как правило, для каждых 100 тыс. ячеек требуется около 39 Мбайт памяти. Версия Star-CD для многопроцессорных платформ Star-CD HPC обеспечивает практически линейное приращение скорости счета (так, например, на 60-процессорной платформе было достигнуто 57-кратное ускорение).
Устойчивые численные процедуры обеспечивают возможность решения сверхбольших задач (например, для моделирования обтекания машины Е-класса специалисты Mercedes Benz использовали модель из 10 000 000 элементов). Решение проводилось на 128-процессорном компьютере IBM SP2. Запрос памяти под задачу составил 6000 Мбайт.
