STAR CCM+中的坑：默认初始值

今天要说的是STAR CCM+稳态计算过程中，初始条件对计算结果可能会产生决定性的影响。一般来说，对于稳态计算，初始值不应该影响最终计算结果，但STAR CCM+很诡异，有时候会导致计算结果完全错误。

以一个简单的案例来描述这种现象。该案例来源为Fluent验证文档，道友们如果想尝试的话，也可以自己建模画网格。

 

参考文献 ：T.H. Kuehn, R.J. Goldstein, “An Experimental Study of Natural Convection Heat Transfer in Concentric and Eccentric Horizontal Cylindrical Annuli”, Journal of Heat Transfer, Vol 100, pp. 635-640, 1978.

”

案例几何如图所示。两个同心圆管，其中内管半径17.8 mm，温度373K，外管半径46.25 mm，温度327 K。

两管道间的环形空间内介质粘度 2.081e-5 kg/m-s，比热 1008 J/kg-K，热传导系数 0.02967 W/m-K，密度考虑为不可压缩理想气体。研究管道竖直轴线上速度分布（图中的Top与Bottom）

软件设置及问题讨论见之前的文章：

【STAR CCM+案例】09：自然对流

【讨论】自然对流案例-Part 1

【讨论】自然对流案例-Part 2

当时没找到问题，不过最近在整理之前的文章的时候发现了问题。

STAR CCM+可以通过模型树节点 Continua > Physics > Initial Conditions 设置初始值。按道理来说，初始值不应该对计算结果产生影响，在一开始也没有引起注意。

1 采用默认初始值

• 初始温度采用默认值300K进行计算

• 残差看起来没有问题，收敛很快

温度分布不太对劲，尤其是上部温度分布。

与试验值进行比较，可以看到，上部对称面上的温度分布基本是错误的。

下部对称面上的温度分布与试验值能够较好地吻合。

2 采用温度值 327 K

• 将初始温度设置为 327 K

• 温度分布没有任何问题

• 上部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

• 下部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

3 采用中间值350K

• 将初始温度指定成中间值 350 K（327 K - 373 K）

• 温度分布趋势没有问题

• 上部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

• 下部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

4 采用温度值373K

• 将初始温度指定成 373 K

• 温度分布趋势没有问题

• 上部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

• 下部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

3 采用高温值450K

• 将初始温度指定成高温值450K

• 温度分布趋势没有问题

• 上部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

• 下部对称面上的温度与试验值能够很好地吻合

实际计算域的温度分布区间为327 K ~ 373 K，当初始温度选择一个低于温度下限值时，计算结果有问题，而当初始温度设置在区间内或高于区间的温度值时，计算结果都没有问题。

所以使用STAR CCM+的时候还是要小心一点，尤其是在没有试验数据做对比的时候。其实这种情况比较常见，与Fluent不同，STAR CCM+的默认参数经常不是最佳值，在计算时需要调整。