三种网格都可以包含棱柱状近壁层，将棱柱网格模型作为体网格过程的一部分(如下图所示)。典型的表面和体积网格控制包括默认的单元大小、最小和最大单元大小、单元生长速度、棱镜层厚度、棱柱层数和允许的质量度量。
1.4 仿真计算
STAR-CCM 使用分离和耦合的有限体积法流体求解器以及前面提到的有限元固体应力求解器。在分离流体求解器中，相关方程以非耦合的方式求解，动量和连续性方程的解通过预测-校正方法连接。计算结果在每次迭代中都会根据帝国理工学院Spalding教授开发的SIMPLE算法进行更新。对于所有相关的方程解算器，都有针对欠松弛因子和代数多重网格环的高级控制。
在耦合流动求解器中，采用伪瞬态方法同时求解相关方程。这种方法适用于具有主要源项的流动，例如旋转或浮力驱动的流动，以及高度可压缩的流动。采用耦合代数多重网格方法，耦合隐式求解器控制隐式空间积分的求解更新。如果需要，耦合显式求解器可以使用龙格-库塔多阶段格式进行显式积分。与耦合求解器相比，分离求解器的数值和数据存储效率更高，因此通常更适合于不可压缩或轻度可压缩流。
对于每个新版本，Siemens都提供了来自SIMCENTER STAR-CCM 质量保证过程的测试用例验证套件。这个广泛的过程包括一个被称为star测试的内部测试系统，它被连续地用于软件的开发和发布构建。有了这一套案例，用户就有机会验证所收到的软件是否能够在您正在使用的平台上重现相同的结果(验证)，同时还可以了解建模特定物理用例(验证)时所期望的准确性。每个案例都有自己的文档，描述了与之进行比较的实验设置以及模拟结果的相对准确性。据我们所知，STAR-CCM 是唯一一个达到ASME核质量保证1符合性的多物理仿真工具。
1.5 后处理
STAR-CCM 可能提供了所有先进CFD软件包中最引人注目和最直观的流可视化技术，并且相对容易使用。我们将STAR-CCM 的固有功能与领先的独立可视化包(如FieldView)的功能相提并论。最重要的是，随着模拟的迭代，可以实时观察流场的演变，允许用户更改参数并立即看到这些更改对模拟的影响。这种交互式反馈允许对仿真进行动态监视和控制，并洞察仿真的物理方面。此外，由于STAR-CCM 中的可视化利用了客户机-服务器环境，因此大量数据处理都在服务器进程中进行。只有轻量级的图形数据被发送到客户机，允许从客户机工作站可视化大规模并行模拟。
在STAR-CCM 中，所有常用的CFD显示器都可以使用，包括标量显示器、矢量显示器和流线型显示器。不过，一些专门的工具确实使STAR-CCM 在竞争中脱颖而出。首先，一个被称为体绘制的工具可以用来显示在3D域中定义的半透明的体对象。这些重新采样的体积(或体素)允许用户查看流动的内部细节，方法是为构成感兴趣的数量的基于体积的定义的轮廓表面分配不透明度。将体积绘制与STAR-CCM 的光滑动画记录功能相结合，可以生成基于时间的真实可视化现象。
说到与时间相关的模拟，STAR-CCM 允许在模拟运行于所谓的解决方案历史文件时保存选定的数据。模拟完成后，将加载解决方案历史文件，用户可以通过其状态进行查询以进行后处理。除了解决方案数据之外，每个模拟历史文件还可以包含卷网格、独立边界表面或两者的副本。在您需要的时间分辨率下记录相对较轻的模拟历史文件，允许用户创建他们想要的任何可视化的事后动画，而不需要预先直觉地以静态图形文件的形式记录最有吸引力和最有洞察力的动画。
两种新的可视化功能是STAR-CCM 虚拟现实(VR)技术和剧本功能。VR提供了它听起来会提供的东西，在模拟结果中移动的机会，这有可能提供更有用的洞察力。剧本的功能就像一个典型的打了激素的动画。有了剧本，动画录制不再受单一可视化的限制，相反，可视化可以在整个录制过程中动态更改。可以随着记录的进行而改变可视化的数量、观察角度、对象透明度等属性，也可以通过前面提到的仿真历史文件与时变数据的时间步进同步。
但是后期处理不仅仅是漂亮的图片。我们发现STAR-CCM 中可用的后处理量化工具的深度非常有用。如果您能想到它，那么它可能不需要大量的工作就可以从STAR-CCM 中输出和/或记录。你想要记录的大部分数量是以报告的形式开始的。报告可以具有各种各样的属性，但大多数是统计性质的，比如平均值、最小值和最大值、积分和标准差。这些统计措施可以提取点或点集，你可以很容易地创建，或预定义的表面或体积。一些有用的基于物理的报告，包括力、传热、压降和质量流量报告，以及许多其他报告。报告可以快速、轻松地转换为监视器，这些监视器可以跟踪迭代或时间步骤中的报告值，并且可以通过单击鼠标将这些监视器转换为xy图。此外，这样的xy图可以用作流可视化的注释。我们经常发现，统计监视器可以作为更有效的收敛标准比典型的迭代数值误差残差，他们很容易在这种方式使用。热图和直方图在本地也有。
1.6 总结
我们没有发现西门子STAR-CCM 有太多的缺陷。事实上，它提供了一整套的多物理功能，在现代的基于java的接口中简化了的工作流程，一流的网格化功能，以及深刻的、有意义的、令人印象深刻的后期处理，而不需要获得编程博士学位，这让我们作为咨询工程师的生活变得更加轻松。和所有的事情一样，很多事情都取决于旁观者的看法，但是当我们的客户要求我们推荐CFD软件时，我们通常很难推荐STAR-CCM 以外的其他软件。
优点：强大、高效和有效的数值方法，完整的物理和多物理功能，简化的工作流程和易于使用的后处理
缺点：还在找
2 ANSYS Fluent
我们在南方长大，在那里人们用coke来代替soda或soft drink。可口可乐并不是我们所拥有的全部(显然，甜茶总是有的)，只是可口可乐似乎以一种其他所有的碳酸饮料都被简称为可乐的方式统治了这个地区的市场。虽然ANSYS Fluent并没有将CFD替换为Fluent的知名度，但两者之间也有相似之处。作为当今领先的CFD软件包之一，Fluent已经在该领域建立了强大的声誉，享有很高的知名度、尊重度和接受度。这很常见，我们经常收到客户和潜在客户对.cas(或case)文件的请求，这些文件是本地的Fluent文件，假设我们在工作中使用Fluent。
Fluent的历史可以追溯到20世纪80年代初，当时一家位于新罕布什尔州的公司Creare与英国谢菲尔德大学(Sheffield University)的一个研究小组合作，为广泛的工程应用开发了一款CFD软件产品。1988年，Fluent公司成立，并于2006年由ANSYS公司收购。
快进到今天，技术突飞猛进，有许多已经建立的CFD软件包。Fluent是市面上最好的CFD软件之一吗？我们将通过查看最新的Fluent版本2019 R3来回答这个问题，了解它的易用性、网格化、速度、自动化和自定义能力、后处理、客户支持和准确性。
2.1 软件内容
为了使用Fluent，ANSYS提供了一些包含Fluent以外的软件包。其包括Fluent、Workbench(project-style包管理工具)、SpaceClaim (CAD工具，现在是一个独立的软件)、Ensight(后处理软件包)、CFX(另一个计算流体动力学解算器)以及CFD-Post(CFX后处理工具，但是可以很好的和Fluent兼容)。
尽管Fluent可以在Windows或基于linux的版本中使用，但需要注意的是，SpaceClaim目前仅适用于Windows操作系统。
2.2 基本接口及工作流程
目前，我们的首选是使用一个独立的CAD包进行初始几何图形创建，如SolidWorks或AutoDesk Inventor。这个几何图形随后被带入SpaceClaim，以便分离和标记部分和边界，以及创建任何需要的网格细化区域(影响体)。接下来，将SpaceClaim几何文件导入到Fluent中进行预处理、网格划分和运行模拟。如果您已经有一段时间没有使用Fluent了，那么您可能想知道Design Modeler和ANSYS Mesher发生了什么，这两个工作台工具在生成Fluent mesh之前需要执行一些步骤。使用新的水密工作流，只需要使用SpaceClaim(代替Design Modeler)，然后直接将几何图形引入Fluent中进行本地网格化。虽然Workbench确实有它的优点，特别是在耦合几何修改和多物理应用(其中流体求解器(Fluent/CFX)与固体/FEA求解器全部在一个环境中耦合)时，我们认为能够绕过Workbench是一件非常好的事情。
主Fluent界面如下所示，对于许多读者来说都很熟悉，因为它在最近的更新中没有发生重大变化。边界条件、流体类型/属性、求解器设置、停止条件等都必须在启动模拟之前通过左侧的设置树进行输入。单击任何树项目后，任务页面将显示更多详细信息。通过右侧的主窗口可以查看几何图形，或者加载解决方案时的任何绘图或轮廓。对于遗留用户，text-user-interface (TUI)允许在底部的控制台窗口中输入键盘命令。这也是残差和警告将在模拟期间打印出来的地方。如果需要查找某个内容，顶部的ribbon允许快速访问树中的大多数项。
一旦所有的边界条件、物理设置和求解器设置都准备好了，模拟就可以直接从Fluent中启动，也可以通过批处理或作业提交脚本启动(这确实需要编写案例和数据文件)。一旦完成，结果可以通过Fluent、CFD-Post或Ensight进行分析。
2.3 物理建模能力
与预期一样，Fluent中提供了多种材料特性和物理选项，包括RANS稳态、瞬态、分离和耦合求解器、层流、湍流和过渡流求解器、单相或多相技术(包括相变)、网格运动、能源源和汇、化学反应、无源标量/示踪剂等。LES和DES求解器也是内置的。如果有某种物理现象是t建于和可用，流利的支持使用用户代码称为UDF(用户定义函数)，这是完全可定制的脚本允许您利用或钩到流变量为了模型物理/行为在每个计算单元。
虽然我们还没来得及全面调查，我们很兴奋的是新的GEKO湍流模型现在包括在Fluent中，该模型被描述为是一个混合了两个当前最流行的2-equation模型：K-Omega SST和Realizable K-Epsilon。
另一个有前途的特点是新的混合体积流体(VOF)离散相模型(DPM)，用于喷嘴模拟。这种新的VOF-DPM多相法将通过VOF模型跟踪的散装液体转化为通过DPM/拉格朗日技术跟踪的液滴。下图是由ANSYS提供的，它向读者展示了这个新模型是如何工作的。
2.4 CAD清理和网格划分
如前所述，Fluent中的新方法被称为watertight工作流。下面显示了Fluent中工作流树的屏幕截图。当您导入几何图形、添加网格参数、标记边界和区域/区域以及创建表面和体积网格时，此树结构将从头到尾指导您。与以前的母语Fluent网格划分相比，最近的这一进步是用户友好部门的巨大升级。注意，Import Geometry特性允许直接导入通用CAD文件，比如Parasolid，尽管需要购买额外的许可特性。相反，我们使用SpaceClaim对实体模型几何图形进行预处理，然后可以直接导出为Fluent。SpaceClaim可以导入通用和本地CAD文件，包括Parasolid和SolidWorks格式。
