粘性流模型参考

粘性流属性

冻结流体

打开时，粘性流求解器将忽略流体动力学方程，并仅求解系统的剩余方程。例如，当选择化学流变学模型时，它结合静态（无流）条件的能量守恒仅求解 Kamal 和 Sourour 模型 Eqn. (1090)。默认情况下，此属性处于关闭状态。

Petrov Galerkin

（也称为“压力稳定性 Petrov Galerkin”，简称 PSPG。）Eqn. (1049) 中的无量纲系数 ${\beta }_{\text{pspg}}$ ，用于控制不可压缩性的数值稳定。默认值为 1.0。

惯性

打开时，此属性让 Simcenter STAR-CCM+ 模拟粘性流体的惯性质量。如果流体位于蠕动流态，雷诺数 $\text{Re}\ll 1$ ，将属性设为关闭以降低计算成本。默认情况下，此属性处于打开状态。

粘性流边界设置

自由流

表示自由表面模拟中挤出的外表面。该边界的位置通过任意-拉格朗日-欧拉 (ALE) 方法计算为解算方案的一部分。根据选定的变形设置，边界的节点由变形移动。请参见自由流。

压力

周围流体的压力。模拟拉伸时，此项为气压。

压力出口

定义整个出口上的工作压力。

压力

将出口压力指定为狄利克雷条件。表示 Eqn. (1057) 中的 $p_{\text{outlet}}$ 。

质量流量入口

指定边界中的内向质量流。

质量流率

质量流率表示整个边界每单位时间的总质量 (kg/s)。可以使用场函数和表来描述与迭代或时间步的依赖性，但整个边界的质量流率不能在空间上发生变化。总质量流量分布在入口的所有面上。表示 Eqn. (1055) 中的 $\dot{m}$ 。

滞止入口

描述流体的静止条件。

参考坐标系指定

指定流体处于静止状态的参考坐标系。

方法	对应的物理值节点
基准坐标系	总压力 流体的工作压力。
区域参考坐标系	相对总压力 以恒熵方式使流体在运动的相对系中处于静止状态所导致的压力。 对于雷诺数较低的流体，例如聚合物，总压力和工作压力之间没有区别。
局部参考坐标系	边界参考坐标系指定 将选定的参考坐标系应用于包含的边界。 相对总压力 以恒熵方式使流体在运动的相对系中处于静止状态所导致的压力。 对于聚合物（始终具有较低雷诺数），总压力和工作压力之间没有区别。
部件参考坐标系	相对总压力 以恒熵方式使流体在运动的相对系中处于静止状态所导致的压力。 对于聚合物（始终具有较低雷诺数），总压力和工作压力之间没有区别。

速度入口

已知平均速度时的流入条件。

平均速度

入口的所有网格单元面上通过入口流入的流体平均速度。表示 Eqn. (1060) 中的 $v_{\text{avg}}$ 。

壁面

表示限制流体区域的不渗透表面。

参考坐标系指定

可将旋转参考坐标系及其源应用于边界。

选项	对应的物理值节点
基准坐标系 使用基准参考系（默认值）。没有旋转。	无
区域参考坐标系 使用父区域的参考坐标系。如果区域已关联旋转参考坐标系，则使用此条件进行实际有效设置时，会在该区域的参考坐标系中放置边界。这意味着边界将与区域一起以相同的 RPM 旋转，且具有与区域相同的旋转轴和原点。	无
局部参考坐标系 此选项允许边界具有自身的坐标系（仅限旋转坐标系）属性。例如，当边界和区域以不同的 RPM 旋转、但具有相同的轴和原点时，可以使用此选项。当区域和边界具有不同的 RPM、轴和原点值时，也可以设置此选项。	边界参考坐标系指定 将选定的参考坐标系应用于包含的边界。
部件参考坐标系 使用关联部件的直接参考框，如父区域的部件子组中指定的那样。 仅当激活直接旋转参考坐标系节点下的根据部件子组指定时，此选项才可用。请参见定义直接参考坐标系。 在[区域] > 物理值 > 直接旋转参考坐标系 > [子组] > 直接旋转参考坐标系值中，可以可视化参考坐标系指定。	无

剪切应力指定

定义壁面如何作用于穿过其中的流体。

方法	对应的物理值节点
无滑移 与壁面相切的相对流体速度将设为零。选择无滑移时，Simcenter STAR-CCM+ 将添加切向速度指定。	无。
滑移 壁面上的滑移速度和剪切力之间的关系由幂律表达式给出。	滑移系数 Eqn. (1062) 中的滑动系数 $k_s$ 。 滑动指数 Eqn. (1062) 中的滑移指数 。 $n_s$

切向速度指定

仅当使用指定速度 的切向分量 时，才可在壁面 中使用“切向速度指定”。${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}$$v_{\tau }$$f$如果在分量垂直于壁面的情况下指定速度，则系统将忽略 的法向分量，这是因为面中的速度 计算如下：${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}$${\mathbf{\text{v}}}_f$

$${\mathbf{\text{v}}}_f={\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}-({\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}\cdot \mathbf{\text{a}}-G_f)\frac{\mathbf{\text{a}}}{a^2}$$

()

其中， 是面网格面积矢量， 是基准坐标系中的速度。 $\mathbf{\text{a}}$ ${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}$ 面 中的法向分量部分只能通过 Eqn. (4868) 给出的网格通量 计算得出。 $f$ $G_f$ 即：壁面本身在壁面法向上以非零分量的速度移动。

注意：

$${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}={\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{mesh}}+{\mathbf{\text{v}}}_{\text{mesh}}^{\text{ref}}+{\mathbf{\text{v}}}_{\text{ref}}^{\text{lab}}$$

()

其中：

• ${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{lab}}$ 为基准坐标系中测量得出的指定速度。
• ${\mathbf{\text{v}}}_{\text{spec}}^{\text{mesh}}$ 为相对网格测量得出的指定速度。
• ${\mathbf{\text{v}}}_{\text{mesh}}^{\text{ref}}$ 为网格相对参考坐标系的速度。此物理量位于区域 > 物理值 > 定义运动中。
• ${\mathbf{\text{v}}}_{\text{ref}}^{\text{lab}}$ 为参考坐标系相对基准坐标系的速度。

基准坐标系中的净切向速度是以下两个矢量之和：相对“参考坐标系指定”条件下选定参考坐标系的切向速度与选定坐标系相对基准坐标系的速度。

除非在轴节点中另有指定，否则，旋转轴将由物理值节点下的定义运动节点中的信息进行定义。

方法	对应的物理值节点
固定 相对适用的参考坐标系，切向速度为零。	无。
矢量 切向速度由相对适用参考坐标系的旋转速率指定。	速度 相对速度 在选定的坐标系中设置速度矢量。相关时，该矢量将在应用于边界的参考坐标系内定义。
旋转速率 切向速度被指定为相对适用参考坐标系的矢量。	壁面旋转 壁面相对旋转 设置壁面绕应用于包含边界的参考坐标系轴的旋转速率。
局部旋转速率 切向速度由绕边界“轴”节点中指定的轴的旋转速率且相对适用的参考坐标系定义。	局部轴 指定一个矢量，其原点和方向将定义旋转轴。 局部轴在满足以下先决条件时可以按表面子分组定义： 边界的允许每个表面值已激活。 局部轴节点的根据部件子组指定已激活。 有关按子组应用物理量的更多工作流程，请参考定义子组。 壁面旋转 壁面相对旋转 与旋转速率相同。

对称平面

表示模拟中对称的平面。对称平面边界也可以用作平面“滑移壁面”，其剪切应力为零。

粘性流区域设置

应用于流体区域。

动量源选项

指定是否要输入动量源项以及要输入的类型。

动量源选项	对应的物理值节点
无	无
指定	动量源 使用标准分布指定动量源项，或将其指定为 X 和 Y 分量的复合。表示 Eqn. (1034) 中的 ${\mathbf{f}}_b$ 。 动量源速度导数 相对于速度 x、y、z 分量的动量源速度的导数，采用以下任意形式的张量： 轴对称张量 复合对称张量 复合张量 各向同性张量 主张量 强烈建议指定导数，以便提高求解的稳定性和收敛速率。

粘性流求解器

当选择粘性流物理模型时，显示粘性流求解器。

此求解器将稀疏直接求解器作为子节点。

属性

# 次迭代后松弛

松弛达到完全效应时的迭代次数。默认值为 10。

如果 Deborah 数 > 1，则非线性效应起决定作用，且系统不收敛。在这种情况下，将值增大到 10 以上，以尝试查找提供收敛的最小值。对于任何粘弹性本构模型，不要将值降低至 10 以下。

双精度求解

打开时，求解器采用双精度工作。关闭时，求解器采用单精度工作。此标志独立于启动 Simcenter STAR-CCM+ 时的精度模式；该精度模式仅影响变量的计算方式。混合模式会导致截断错误。默认情况下，此属性处于打开状态。

详细

打开时，在运行模拟时提供此求解器的更多输出，这对于调试非常有用。默认情况下，此属性处于关闭状态。

冻结求解器

开启时，求解器在迭代过程中不更新任何物理量。该选项默认情况下关闭。这是一个调试选项，由于缺少储存，它可能导致不可恢复的错误和错误的求解。有关详细信息，请参见有限体积求解器参考。

粘性流求解器控制

粘弹性模态耦合

仅当选择粘弹性模态时才可用。模态耦合属性确定粘性流求解器以耦合还是解耦方式求解方程组。控制粘弹性模态与压力和速度的耦合。

方法	对应值节点
耦合 求解器基于全牛顿法同时确定与流体关联的方程组的所有未知数。这是默认设置。	无
解耦 求解器按顺序确定未知数，因此执行速度更快，内存消耗更少。	解耦选项 耦合粘弹性模态数 设置要与动量和连续性方程耦合的粘弹性模态数。在处理高 Weissenberg 数的多模态粘弹性流时，此选项可提高解耦求解器的稳健性。默认值为 0，这意味着没有粘弹性模态与动量和连续性方程耦合。 动量方程中的非稳态显性应力 此标记仅与瞬态模拟相关。开启时，粘弹性额外应力在动量方程中被显式替代，这可提高高 Weissenberg 数模拟中解耦求解器的稳健性。默认值为关闭。