• Recent advances in automated mesh generation, availability of high-fidelity and fully-coupled physics, and increased computational power are necessary and enabling factors for CFD-based design of next generation rotor-craft systems. The incorporation of CFD estimates early in the design stage is beneficial for obtaining improved performance predictions as well as to reduce the number of design iterations required. It is with this aim that numerous physics...
  • Modeling for Greater Insight with Harmonic Balance
    Multi-stage turbomachinery flow-fields are inherently unsteady. Accurately capturing unsteady flow features such as tip vortex motion and blade-row interaction is important for properly predicting machine performance and thermal profiles. Modeling these unsteady features provides greater insight into the transient nature of the system, and is also necessary for accurate prediction of time-averaged quantities such as efficiency and blade temperature...
  • Tip Vortices from the rotors of an Osprey with pressure contours on the body
  • This study looked into the DES simulations of the eight bladed NASA SR-2 propeller. The 24.5 inch diameter propeller was simulated at Mach 0.6, with and without the presence of a straight aft wing of NACA0010 profile, to investigate the effects on the level of aero-acoustic noise detected on 12 microphone probes. The geometry of the straight-blade SR-2 propeller, along with the area-ruled spinner and contoured nacelle, were generated within the simulations...
  • In this paper the commercial CFD software package STAR-CCM+ 8.04 was validated against wind tunnel experiments and a qualitative comparison to a non-commercial code was made. NASA’s generic ROBIN helicopter model was adopted for transient simulations to study Rotor-Body interaction (ROBIN). Two different CFD methods have been applied to model the main rotor rotation and the cyclic blade pitching. The first method uses a sliding interface approach where the...
  • Coupling STAR-CCM+ with IOSO Optimization Software by the Example of an 8-Stage Axial Jet Engine Compressor
    The task of this work is to develop a procedure for integration of IOSO optimization software package with STAR-CCM+ CFD-code. The example here shows optimization of the flow controling guide vanes of the first two compressor stages. The aim is to improve the engine's performance and provide the methodology to improve other engine's components. The CFD model is prepared in Turbo Wizard and involves java scripting for calculation of the objective function...

회전하는 기계류의 복잡한 물리에는 공기역학, 블레이드 냉각, 강도 및 내구성, 날개 움직임 및 소음 등을 포함하여 설계 단계 초기에 회전 기계류를 효과적으로 분석할 복수-물리학 시뮬레이션 도구에 대한 필요성을 초래합니다.

시뮬레이션 방법에 있어 가장 도전적인 애플리케이션 중의 하나로서, STAR-CCM+는 자연스럽게 터보 기계류와 유압동력기, 컴프레서, 터빈 펌프, 임펠러, 터보차저, HVAC 블로우어, 언더 후드 냉각 팬, 가스 터빈 및 풍력 터빈 같은 여러 다양한 회전식 기계류에 대한 시뮬레이션 솔루션을 제공하고 있습니다.

STAR-CCM+가 처리할 수 있는 기계류 및 흐름의 유형에는 축형/방사형, 정적/전이/주기적, 열/스테이지/복수 스테이지 그리고 일차/내부/이차/누출 흐름 등이 포함됩니다.

STAR-CCM+의 회전 기계류에 대한 주요 활성화 기술은 Harmonic Balance 방법인데 이 기능은 다른 어떠한 상업용 시뮬레이션 프로그램에서도 제공되고 있지 않습니다.

Harmonic Balance 방법은 주기 영역을 관장하는 방정식을 재구성함으로써 주기적이고 불안정한 회전 기계류 흐름을 신속히 계산할 수 있도록 합니다.

이 기술의 장점에는 10배 빠른 시간-도메인 솔루션, 단일 패스 그물망, 블레이드 열 상호작용의 캡처 그리고 상대적인 블레이드 숫자에 무관한 연산 비용 등입니다.

이 방법은 블레이드 열 상호작용, 단일 열 날개 움직임, 복수 단계 상호작용 및 날개 움직임 등의 시뮬레이션에 성공적으로 사용할 수 있습니다. STAR-CCM+는 또한 팬 운동량 소스 방법과 팬 인터페이스 방법을 포함한 팬 모델도 제공합니다. 추가적으로, STAR-CCM+ 내부에는 Moving Reference Frames 및 Virtual Blade Model 같은 회전 기계류에 대한 연산 비용을 감소시키는 모델도 있습니다.

STAR-CCM+ 사용하여 수행 가능한 서로 다른 회전 기계류 계약에 대한 요약이 다음에 제공되어 있습니다.

성능 매핑

이것은 회전 기계류에 대한 가장 흔한 시뮬레이션 애플리케이션입니다. 성능 매핑이란 기계의 효율성을 결정하는 것을 의미합니다. STAR-CCM+은 특정 후처리 기능을 가진 회전 기계류의 추가 장착 최적화 모듈인 Optimate+를 사용한 Efficiency Optimization에 대해 가장 비용 대비 효과적인 Harmonic Balance 방법과 기능을 제공합니다.

공기탄성 반응

공기탄성 반응에 대한 전통적인 시뮬레이션 방법은 오랜 작동 시간, 전체 기계에 대한 그물망 형성, 블레이드 진동의 명시에 대한 어려움 및 안정 정보의 추출 등을 포함한 많은 난제를 제시하고 있습니다. Harmonic Balance 방법은 이 모든 난제를 비용 대비 효과적인 방법으로 해결할 수 있습니다.

결합 열 전이(CHT: Conjugate heat transfer)

STAR-CCM+는 다면체 셀과 자동화된 프리즘 층 생성 방법을 통하여 CHT 분석을 용도의 사용하기 쉽고, 자동화된 등각 그물망을 제공합니다. 완전한 세트의 열 시뮬레이션 모델에 추가하여 직접적 CAD 불러오기 및 3D CAD 편집 같은 기타 기능은 블레이드 몸체, 케이스 그리고 내부 냉각에 대한 CHT 시뮬레이션을 아주 효과적으로 수행할 수 있게 합니다.

다른 애플리케이션 영역에는 공기음향학, 공기탄성학, 전이적 흐름, 연소, 연료 분사, 캐스팅 및 블레이드 날개 움직임 등이 포함됩니다.

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