虚拟盘体模型

体积力螺旋桨法

体积力螺旋桨法对船舶螺旋桨的效应进行模拟。此方法可对船体和螺旋桨的流场相互作用进行建模。螺旋桨引起的流取决于船体周围的流。同样，船体流受螺旋桨的影响。

此方法可用作 DFBI（动态流体相互作用）模拟的一部分。与执行包含螺旋桨几何的模拟相比，此方法具有减小网格尺寸并因此降低计算成本的优势。如果不需要螺旋桨周围的详细流场，而只需要正确的推进指定，可使用此方法。

因此，需计算建模的螺旋桨的轴向力和切向力的分布及其对于流的影响。对盘体上的力进行积分，可得出螺旋桨的推力和扭矩，然后将它们用于与 DFBI 模拟耦合。

叶片单元法

叶片单元法设计用于分析与直升机旋翼关联的复杂流场。由于主桨、机身和尾桨之间的空气动力相互作用，导致流体十分复杂。转盘上的非均匀负载使这些相互作用变得非常复杂。正确求解旋翼周围的流场，这对确定直升机的空气动力特征和性能至关重要。

叶片单元法可将旋翼作为动量源分布建模。源项及其变化的强度由旋翼几何和局部速度场以互动方式确定。虽然叶片几何未显式解析，但需要根据沿旋翼半径的弦和扭转变化指定叶片几何。要描述叶片几何对流体的影响，需要为叶片上连续位置的叶片二维横截面提供升力和曳力系数。

向前飞行时，旋翼的负载不均匀，导致旋翼毂出现不需要的力矩。为了解决此问题，实施旋翼修剪方法，此方法使用非线性迭代方法将旋翼修剪为指定的推力和力矩。

对于这种应用，叶片单元法比瞬态刚体运动方法更具明显优势。此方法无需沿叶片的拟合体网格，同时继续捕捉尾流结构。允许旋翼相交或重叠，对旋翼数量没有限制。因此，可以研究单个直升机的主桨和尾桨之间的相互作用，或研究飞行配置中若干直升机的旋翼之间的相互作用。

此方法并不仅限于直升机应用，例如，它也可以用于研究汽车散热器风扇。

1D 动量法

1D 动量模型可用于对风轮机对周围的影响建模。风轮机将风能转换为旋转机械能，然后将其用于发电。在各种风轮机中，1D 动量法仅适用于水平轴风轮机 (HAWT)。这些风轮机使用空气动力升力来驱动安装在水平轴上的旋翼。

1D 动量法基于尾流旋转的一维动量理论。此方法通过向动量方程添加源项（考虑轴向和切向影响）来模拟风轮机存在的效应。有关公式的详细信息，请参见 1D 动量法。

此方法需要可提供推力系数和功率作为风速函数的风轮机性能曲线。风轮机上游的流入速度平面计算空气速度和密度的体积平均值。此上游速度可用来提取性能曲线中的推力系数和功率值，并计算源项。

该方法可用于研究单个风轮机或整个风电场的尾流效应。典型的风电场设计目的是避免将风轮机置于另一个风轮机的尾流处。1D 动量法特别适用于检查风电场布局，以最大程度地提高产能。

用户自定义法

虚拟盘体模型的用户自定义法旨在通过指定三维圆柱网格上的用户自定义体积力，对旋转设备的操作进行建模。

该方法使用虚拟盘体架构的核心组件（即虚拟盘体几何）指定旋转设备的尺寸、位置和方向。对于此盘体几何，可以指定三维圆柱网格的分辨率。在此分辨率下，三维虚拟盘体被细分为网格单元或“容器”。此虚拟盘体网格上的点对应于圆柱网格单元的网格单元中心。流入速度平面对流场中的速度和密度信息采样，使其可用于虚拟盘体网格。准备虚拟盘体网格后，可指定该网格各单元的体积源项。要指定源项，可以使用几种方法，包括用户编码。