通过理想化获取整个域的报告

在许多工程模拟中，通常使用对称平面、旋转轴（轴对称）或周期性减小计算域大小。但是，计算报告值时，通常需要在计算中考虑整个域。通过理想化，Simcenter STAR-CCM+ 可以仅使用部分模型的结果计算整个模型的报告值。

Simcenter STAR-CCM+ 会自动为已识别简化的区域生成理想化。这些理想化对象存储在工具 > 理想化节点中。某些理想化具有可修改的属性，例如应用于二维分析报告的拉伸深度。理想化也可以成链或嵌套，以组合不同的效果。例如，要根据电机的 2D 扇区生成整个域报告，需要围绕电机轴进行周期性理想化，并沿电机轴线性拉伸理想化。下面提供了有关理想化类型及其所需对象的详细信息。

理想化在报告上的运行方式与转换在可视化场景的显示器上的运行方式相同。如果在具有考虑理想化属性的报告上激活该属性，Simcenter STAR-CCM+ 会将相关理想化的属性应用于报告引用的区域。这样，报告值将考虑整个域。

例如，如果具有轴对称区域，并且在通过区域边界的质量流量报告上激活考虑理想化，则 Simcenter STAR-CCM+ 会自动将边界质量流量值乘以 2*PI。

计算涡轮机的关键度量（如质量流量和力）时，需要报告整个机器的值，而不是仅报告叶片通道模型。典型的涡轮机用例会报告以下内容：

  • 通过入口、出口和每个行间交界面的质量流量
  • 通过冷却入口、吹扫流入口或泄漏出口的质量流量
  • 质量流量失衡（出口质量流量 - 入口质量流量）
  • 扭矩
  • 轴向力

在当前版本的 Simcenter STAR-CCM+ 中，共有三种基本类型的理想化：

周期
周期交界面理想化，只要在边界交界面中检测到周期交界面，就会创建周期交界面理想化。有关周期交界面的详细信息，参见周期交界面拓扑。对于使用此理想化的报告，仅支持周期边界作为输入。
周期交界面理想化的创建和删除与边界交界面的拓扑属性关联。应用周期选项时，将创建关联的周期交界面理想化，而选择任何其他选项会导致删除关联的周期交界面理想化（如果存在）。
拉伸
拉伸理想化为使用 2D 物理建模的对象提供了非单位厚度。对于 2D 轴对称，拉伸理想化应用 2PI 乘数。支持线性、螺旋和轴对称拉伸。
将区域关联到指定 2D 或轴对称模型的物理连续体时，将自动创建拉伸理想化。将为每个区域创建一个拉伸理想化。
负拉伸厚度表示在 -Z 方向上拉伸 2D 区域，而正厚度表示在 +Z 方向上拉伸该区域。
拉伸厚度的有效输入是常数值和参数值。报告和场函数不能作为输入。
共有两种类型的拉伸理想化：
  • 轴对称拉伸理想化（如果区域分配给具有轴对称模型的连续体）
  • 线性拉伸理想化（如果区域分配给具有二维模型的连续体）
对称
只要 Simcenter STAR-CCM+ 检测到包含对称边界的区域，就创建对称理想化。
对于使用此理想化的报告，仅当满足以下条件时，才支持对称边界作为输入：
  • 在生成理想化的区域中，对称边界横跨不超过三个不同的平面。

    但是，多个边界可以共享同一平面。例如，如果通过同一几何对称平面分割两个不同的部件表面，并将这两个部件表面分配给不同的边界，这种情况可能会存在。

  • 对于包含多个对称边界的区域，由这些边界定义的平面集为正交。
此理想化会影响不同的物理量，如下所示：
  • 标量乘以重复次数（即 2 n ，其中 n 是反射平面数。
  • 对于每个反射平面，力的面内分量翻倍，且面外分量归零。因此，对于一个反射平面，平行于反射平面的力翻倍，垂直于平面的力归零；对于两个反射平面，平行于平面相交线的力将翻四倍，垂直于相交线的力归零；对于三个反射平面，力的所有三个分量均归零。
  • 对于每个反射平面，力矩的面内分量归零，面外分量翻倍。对于两个或多个反射平面，这将导致力矩的所有分量均归零。

理想化组合

如果三种理想化类型之一本身不足以重构整个域，则应用理想化组合。虽然 Simcenter STAR-CCM+ 自动创建这些组合，但用户也可以自己构造。如有必要，可以重新排序 Simcenter STAR-CCM+ 创建的组合。

需要对理想化进行手动重新排序的一个用例是模拟中存在需要不同理想化的区域时。例如，模拟可能有一个区域建模为 2D 60 度楔形，而另一个区域建模为 2D 完整圆。这两个区域都表示一个 3D 圆柱域。要重构 3D 域，第一个区域需要周期重复理想化的组合，然后是拉伸理想化。第二个区域只需要拉伸理想化。在这种情况下，可以翻转默认排序（将周期重复理想化 > 拉伸理想化翻转为拉伸理想化 > 周期重复理想化）并将区域 1 应用于周期重复理想化，将区域 2 应用于拉伸理想化。

要从父节点中移除嵌套的理想化节点，可将其拖动至理想化节点。

在可与理想化一起使用的报告类型中，只有以下工作与理想化组合一起使用：负载中心、力、磁力、磁扭矩、质量流量和力矩。

要使用理想化：

  1. 确定报告类型以及用作报告输入的边界或衍生部件。仅以下报告类型可用于理想化：负载中心、力、力系数、磁力、磁矩、质量流量、力矩和力矩系数，这些类型通常用于涡轮机和电机应用。
  2. 创建报告并选择输入内容。
  3. 在工具 > 理想化节点中，复选每个理想化的区域属性，以确认其是否与预期区域相关联。
    注区域是可用于理想化的唯一输入类型。只能在树中的一个理想化节点下选择区域。如果该理想化是另一理想化的子节点，则从子理想化开始应用理想化组合，然后向上移动经过父节点。
  4. 使用拉伸理想化（轴对称或线性）时，要将理想化与模拟的实际几何相关联，指定几何坐标系（如果正在使用几何坐标系，而不是默认的基准）。
  5. 使用线性拉伸理想化时，根据需要设置以下附加属性：
    • 拉伸厚度 — 指定垂直于输入区域平面的非单位厚度。

      此属性可接受全局参数和常数值。但是，报告和场函数不是有效的输入，如果指定，将提示错误。

    • 螺距 — 指定拉伸单位长度的旋转角。默认值 0 将生成简单的线性拉伸。

      仅为螺旋拉伸编辑此属性。可以 rad/m（每米弧度）、deg/m（每米度数）或 rev/m（每米转数）为单位指定该属性。

如果单个理想化无法重构整个域，则可以将理想化嵌套为一个序列以实现此目标。
  1. 要创建理想化组合（如果 Simcenter STAR-CCM+ 尚未自动创建）：
    1. 在工具 > 理想化节点中，选择子理想化并将其拖动至要作为其父项的理想化节点。
    2. 继续此操作，直到获得正确的理想化序列。
    3. 选择序列的叶层级理想化，并将其区域属性设为应用理想化的一个或多个区域。


  2. 激活报告的考虑理想化属性。
  3. 运行报告。
    如果在运行报告时收到理想化无效错误消息，要获取详细信息，可在运行报告后右键单击报告节点，然后选择错误日志。此操作将显示错误消息的更多详细汇总及其在模拟树中的关联对象。请参见了解报告错误中的“理想化无效”条目。