定义物理工作流

Simcenter STAR-CCM+ 为模拟单相和多相流体流、热传递、湍流、固体应力、动态流体相互作用、气动声学和相关现象提供了一系列物理模型和方法。这些物理模型全部可使用物理连续体选择。

尽管可以在没有任何区域或体网格的情况下创建并定义物理连续体，但必须具有区域和体网格才能运行模拟。
要创建物理连续体并定义支持对象：
  1. 对于模拟中所需的每个材料或材料混合物，创建一个物理连续体。如果有多个相邻的固体部件，可以使用多部件固体模型定义同一连续体内的多个固体材料。要创建物理连续体：
    1. 右键单击“连续体”节点，然后选择新建 > 物理连续体

    新连续体的名称将为下一逻辑顺序名称（例如，Physics 2(物理 2)），但可以根据需要重命名。模型、参考值和初始条件的管理器节点将作为子节点添加到新的连续体节点中。创建新的物理连续体之后，可以继续为其选择物理模型。

    注如果将网格导入模拟中，则 Simcenter STAR-CCM+ 会自动添加物理连续体。
  2. 选择物理模型和材料。对于每个物理连续体：
    1. 右键单击连续体 > [物理连续体] > 模型节点，然后单击选择模型...。
    2. 在物理模型选择对话框中，可对左侧的每组选项选择一个模型。有些组要求必须选择，它们通过 <选择一个> 指示。而另一些组则不要求。
      默认情况下，选项自动选择推荐模型处于活动状态。当此选项处于活动状态时，Simcenter STAR-CCM+ 将为该对话框中的某些组选择默认模型。例如，如果从湍流组中选择 K-Epsilon 湍流选项，Simcenter STAR-CCM+ 将自动选择可实现的 K-Epsilon 两层模型。
    3. 如果 Simcenter STAR-CCM+ 自动选择要更改的内容：
      1. 停用自动选择推荐模型。
      2. 在 Enabled Physics Models(启用的物理模型) 内，停用不需要的选择，直至返回到之前的状态。
      3. 选择模型的正确顺序。

    对于多相流体模拟，以及对于使用相模型（例如，多孔介质）的单相流体模拟，可以创建必要的相并为每个相选择相应的模型。对于多相流体模拟，还可以定义必要的相间相互作用。

    有关更多信息，请参见使用物理模型选择对话框。

  3. 将物理连续体分配给模拟中的每个区域。为此，针对每个区域执行以下任一操作：
    • 选择区域 > [区域] 节点，并设置物理连续体，或
    • 将物理连续体对象拖到区域节点。
    区域节点将根据区域是分配给固体连续体还是流体连续体来更新其图标。
  4. 完成材料和物理模型的设置。
    根据所选物理模型的不同，必须遵循的实际步骤也有所不同。本用户指南的其他部分提供了特定模型的详细信息。

    模型设置在设置后，若取消选择模型，设置会保留，若重新选择模型，设置仍然可用。

    要将模型设置恢复为其默认值，右键单击模型，然后从菜单中选择恢复默认设置。此功能不适用于模型下有相模型的模型。

  5. 定义任何所需的全局参数和用户场函数。
    如果要在某一模拟中的多个位置使用相同的输入值（标量或矢量），则可使用全局参数或用户自定义场函数设置此值并根据需要访问。全局参数定义常数，而场函数可能取决于时间和空间。有关详细信息，请参见全局参数和创建用户场函数。
  6. 对于每个物理连续体，设置参考值。
  7. 对于每个物理连续体，设置初始条件：
    1. 展开连续体 > [物理连续体] > 初始条件节点。
    2. 依次选择子节点，并相应设置方法和值属性。
  8. 对于模拟中的每个区域，设置作用于整个区域的任何物理量：
    1. 展开区域 > 物理条件，选择每个子节点并相应设置选项。某些节点（如初始条件选项）可用于覆盖区域级别中的连续体值。
    2. 如果区域内有多个部件，需决定是要为整个区域设置值，还是要为区域内的部件子组设置值。
      • 要设置部件子组的值，选择 [区域] 节点并激活允许每个部件值。
    3. 在 [区域] > 物理值内，选择每个节点并根据要建模的真实情景设置值。
      • 要设置部件子组的值，选择值节点并将方法设为根据部件子组。然后，选择根据部件子组内的子节点，并为子组内的部件设置方法和值属性。
      Simcenter STAR-CCM+ 提供了多种用于指定标量和矢量输入值的方法。最常用方法如下：
      • 常数，可以指定不取决于空间的标量或矢量输入，但是可能取决于时间。
      • 场函数，可以将现有场函数用作输入。场函数可能与空间和时间相关。

      有关更多信息，请参见条件、值和分布。

    4. 如果要向区域添加运动，则查看运动对象中提供的信息。
  9. 定义每个区域的边界条件。在区域内：
    1. 展开边界 > [边界] > 物理条件节点及其对应的物理值节点。
    2. 查看每个条件。选择适合该边界所用数据的方法或选项。修改条件后，Simcenter STAR-CCM+ 将在 [边界] > 物理值管理器节点内添加或移除节点。
    3. 如果边界内有多个部件表面，需决定是要为整个边界设置值，还是要为边界内的部件表面子组设置值。
      • 要设置部件表面子组的值，选择 [边界] 节点并激活允许每个表面值。
    4. 在 [边界] > 物理值内，选择每个节点并设置与要建模的真实情景匹配的值。
      • 要设置部件表面子组的值，选择值节点并将方法设为根据表面子组。然后，选择根据表面子组内的子节点，并为子组内的部件表面设置方法和值属性。

      与区域值类似，可以使用几种方法设置边界值，例如，常数方法（适用于不随空间变化的输入）和更通用的场函数方法（允许与空间相关的输入）。请参见条件、值和分布。

  10. 定义交界面条件。此过程需执行的步骤与边界条件的步骤类似：
    1. 展开交界面 > [交界面] > 物理条件节点及其对应的物理值节点（如果存在）。
    2. 查看每个条件。如果选择一个需要值的选项，Simcenter STAR-CCM+ 将在交界面的物理值节点内添加该节点。
    3. 如果交界面基于部件表面且已分配多个部件，则可选择为整个交界面设置值，或者为交界面内的部件接触子组设置值。
      • 要设置部件接触子组的值，选择 [交界面] 节点并激活允许每个接触值。
    4. 在 [交界面] > 物理值内，选择每个节点并设置可用于执行所需行为的值。
      • 要设置部件接触子组的值，选择值节点并将方法设为根据接触子组。然后，选择根据接触子组内的子节点，并为子组内的部件接触设置方法和值属性。
  11. 许多物理模型具有特定的求解器，可用于控制模型方程的求解。展开求解器节点并查看为每个求解器提供的属性。
    对于使用有限体积法求解传输方程的模型，通常可调整亚松弛因子属性以缩短求解时间。但必须确保传输方程在模拟结束之前已充分收敛。