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物理模拟
Simcenter STAR-CCM+ 可对广泛的物理现象进行建模，包括流体力学、固体力学、热传递、电磁学以及化学反应。具有多个时间尺度的方案可以在同一模拟中求解。
多相流体
多相流这个术语指相间存在不同交界面的同一系统中的多个相的流体和相互作用。Simcenter STAR-CCM+ 将相共存的流选项视为：液体中的气泡、气体中的液滴、气体或液体中的固体颗粒和/或（大尺度）自由表面流。
欧拉多相流 (EMP)
Simcenter STAR-CCM+ 中的欧拉多相流 (EMP) 模型基于其中每个不同的相都具有各自的守恒方程组的欧拉-欧拉公式。
物理模型参考
湍流模型
颗粒引起的湍流源参考
颗粒引起的湍流源模型可向连续相湍动能和耗散方程添加更多的源项。此类模型表示离散相的出现导致的湍流修正。

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物理模拟
Simcenter STAR-CCM+ 可对广泛的物理现象进行建模，包括流体力学、固体力学、热传递、电磁学以及化学反应。具有多个时间尺度的方案可以在同一模拟中求解。
- 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。
- 设置物理
  本节介绍如何在 STAR-CCM+ 中设置物理模型。
- 运行物理模拟
  文档的此部分介绍运行 Simcenter STAR-CCM+ 模拟的准备和步骤。
- 运动
  通常，运动可以定义为体相对于特定参考坐标系的位置变化。
- 空间
  Simcenter STAR-CCM+ 中空间模型的主要功能是为计算和访问网格度量提供方法。网格度量的示例包括网格单元体积和形心、面网格面积和形心、网格单元和面索引以及偏斜角。
- 时间
  Simcenter STAR-CCM+ 中时间模型的主要功能是提供控制迭代和/或非稳态时间步进的求解器。
- 网格运动和自适应
  许多涉及运动或几何更改的模拟需要移动网格或使网格变形。其他模拟需要局部网格自适应才能获得精确的解。
- 材料
  材料模型对物质（包括各种混合物）进行模拟。
- 流体流
  许多工程设计项目都要求预测流动流体对其中包含的结构或浸入对象的影响。虽然可以通过人工计算来分析简单情景，但复杂情景要求应用数值方法来得到精确求解。
- 粘性流
  粘性流是一种有限元方法，用于粘弹性材料和其他高粘度非牛顿流体，如液态塑料和橡胶、面团和类似食品、熔融态玻璃以及泥浆。粘弹性材料与弹性材料类似，但同时具有粘性效应，变形后会缓慢反弹。
- 被动标量
  被动标量是具有任意值的用户自定义变量，被分配给液相或单个颗粒。它们不会影响模拟的物理属性，因此为被动标量。可以直观地将被动标量视为流体中的示踪染料，但是通过数值而不是颜色示踪，并且没有可感知的质量或体积。
- 热传递
  热传递研究的是由介质中或介质之间的温度差导致的能量传递。热传递扩展了热力学分析的范围，采用的方法包括研究能量传递模式以及建立计算能量传递速率的公式。
- 组分
  本章包含 Simcenter STAR-CCM+ 中化学组分模型的相关信息。从物理模型选择对话框的材料模型部分中选择多组分液体或多组分气体时，组分模型将激活。
- 多孔介质
  通过 Simcenter STAR-CCM+，可以运用使用相应损耗（或“扩散”）系数表示多孔介质的操作概念，模拟如何通过多孔介质传输流体或能量（例如，热量或电荷）。
- 伴随
  伴随法是用于预测许多设计参数和物理输入对某些相关工程量（即，模拟的工程目标）的影响的有效方法。换言之，它根据设计变量（输入）提供目标（输出）的灵敏度。
- 风扇和风机
  Simcenter STAR-CCM+ 提供了应用典型风扇定律的轴向和径向风扇模型。
- 虚拟盘体模型
  虚拟盘体模型基于将螺旋桨、涡轮机、旋翼和风扇等表示为执行器盘体的原则。当担心旋翼/螺旋桨行为对流体的影响，而不是了解旋转设备的流体和叶片之间详细的相互作用时，执行器盘体处理是可行的。
- 湍流
  工程中关注的大多数流体流都具有不规则的波动流量。
- Transition
  The term transition refers to the phenomenon of laminar to turbulence transition in boundary layers. A transition model in combination with a turbulence model predicts the onset of transition in a turbulent boundary layer.
- 壁面距离
  壁面距离是一个参数，表示从网格单元形心到具有非滑移边界条件的最近壁面的距离。各种不同的物理模型都需要此参数才能考虑近壁效应。
- 辐射
  辐射模型是 Simcenter STAR-CCM+ 的所有辐射建模功能的起点或切入点。本节介绍了 Simcenter STAR-CCM+ 的辐射建模。
- 气动声学
  气动声学研究声音的空气动力生成过程。
- 反应流体
  Simcenter STAR-CCM+ 提供了一系列可用于模拟各种反应流体应用的模型。
- 内燃机
  在内燃机 (ICE)（例如汽油发动机）中，燃烧过程发生在发动机内的一个气缸（或多个气缸）中。工作流体为燃料和氧化剂混合物（通常为空气），它会发生反应以形成燃烧产物。
- 多相流体
  多相流这个术语指相间存在不同交界面的同一系统中的多个相的流体和相互作用。Simcenter STAR-CCM+ 将相共存的流选项视为：液体中的气泡、气体中的液滴、气体或液体中的固体颗粒和/或（大尺度）自由表面流。
  - 多相框架
    在数学方面，在 Simcenter STAR-CCM+ 的多相模型公式中有两个主要框架，即欧拉和拉格朗日建模策略。
  - 多相模拟概念
    本节介绍在使用 Simcenter STAR-CCM+ 多相模型时会遇到的关键概念。
  - Modeling Multiphase Flows
    Simcenter STAR-CCM+ supports several types of multiphase models, each with their own workflow. Use this section to help identify the choice of models that are appropriate for the type of multiphase analysis that you intend to simulate.
  - 定义欧拉相
    Simcenter STAR-CCM+ 中的欧拉相表示不同的物理物质，即相材料，该相在欧拉架构中建模。两种材料构成两个不同的欧拉相。欧拉相的定义包括一组适用于相材料的模型和相关的材料属性。
  - 定义相间相互作用
    相间相互作用是一个定义所选模型用来预测多相流体模拟中的某个相如何影响另一个相的对象。对于每个可能的明显耦合，均可定义相间相互作用。
  - 离散元方法 (DEM)
    离散元方法 (DEM) 是一种工程数值方法，用来模拟大量相互作用的离散对象（通常是固体颗粒）如何运动。尽管 DEM 建模需要强大的计算能力，但它提供了其他方法无法实现的细节分辨率。在 Simcenter STAR-CCM+ 中，DEM 可应用于带体网格或不带体网格的区域。
  - 离散多相流 (DMP)
    离散多相 (DMP) 模型以欧拉方式模拟离散相。离散多相流模型将拉格朗日多相流 (LMP) 模型和欧拉多相流 (EMP) 模型的多个方面结合使用。
  - 欧拉多相流 (EMP)
    Simcenter STAR-CCM+ 中的欧拉多相流 (EMP) 模型基于其中每个不同的相都具有各自的守恒方程组的欧拉-欧拉公式。
    - 沸腾
      Simcenter STAR-CCM+ 的欧拉多相流框架中的壁面沸腾和总体沸腾模型适用于强制对流、过冷和沸腾应用。
    - 颗粒尺寸分布
      颗粒尺寸是用于计算离散多相流体中颗粒流体动力学的关键参数。
    - Modeling Eulerian Multiphase Flow
      You use the Eulerian Multiphase (EMP) flow model if the phases are expected to be mixed on length scales smaller than the length scales to resolve, or if both stratified and dispersed two-phase flow coexist in the flow domain. In this model, each distinct phase has its own set of conservation equations. It is assumed that you are interested in the time averaged behavior of the flow, rather than the instantaneous behavior.
    - 物理模型参考
      - 欧拉多相流模型参考
        欧拉多相流模型用于对欧拉多相实例（也称为欧拉-欧拉、Euler-Euler、EMP）进行建模。欧拉多相流模型为模拟中存在的每个欧拉相求解一组守恒方程。
      - 相间相互作用模型
      - 质量传递模型
      - 能量传递模型
      - 湍流模型
        多相湍流模型参考
        欧拉多相 (EMP) 流模型可用于对混合物或各个相的湍流建模。
        湍流响应模型
        湍流响应模型可使用连续相速度波动的代数相关性预测离散相的速度波动。
        颗粒引起的湍流源参考
        颗粒引起的湍流源模型可向连续相湍动能和耗散方程添加更多的源项。此类模型表示离散相的出现导致的湍流修正。
        Particle Induced Mixing Model Reference
        The Particle Induced Mixing model contributes to the effective viscosity of the continuous phase.
        相间湍流传输模型参考
        相间湍流传输模型考虑因曳力导致对流体和颗粒湍动能的作用。非闭项或建模项（在源项中）是沿颗粒轨线计算的流体和颗粒波动速度之间的交叉相关项。
        湍流耗散力模型参考
        湍流中的颗粒会遇到比层流中更大程度的耗散。湍流耗散力模型考虑离散相与周围湍流涡旋之间的相互作用。
      - 气泡和液滴流体模型
      - 多流态模型
      - 颗粒流体模型
      - 尺寸分布模型
      - 多相求解器参考
  - 液膜
    固体边界上存在薄液膜的问题在工程实践中很常见。示例包括汽车发动机、燃气轮机、喷雾冷却系统和喷墨打印机的内表面上的液膜。
  - 拉格朗日多相流 (LMP)
    许多流动过程都涉及气体或液体连续相导致的固体颗粒、液滴或气泡（称为离散相）的传输。
  - 混合多相流 (MMP)
    在混合多相流 (MMP) 模型中，质量、动量和能量均视为混合物物理量，而不是相物理量。Simcenter STAR-CCM+ 将混合物的输运方程作为一个整体进行求解，而非针对每个相单独进行求解。相比单独模拟每个相的模型，此模型的计算效率更高。
  - Resolved Transition
    Simcenter STAR-CCM+ provides the Resolved Transition model as a phase interaction model, which lets you capture the breakup of pools of liquid to form droplets emerging/stripping from a free surface or small bubbles stripped from a large bubble. This model is meant to be used as part of a hybrid multiphase approach where the Volume of Fluid (VOF) model or Mixture Multiphase (MMP) model is used alongside the Lagrangian Multiphase (LMP) model.
  - Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH)
    Smoothed-Particle Hydrodynamics (SPH) is a numerical method that overcomes the volume meshing-related constraints occurring with mesh-based models. SPH represents the fluid as a collection of particles with material properties that move with the fluid, making it well-suited for applications with highly dynamic free-surface flows.
  - 两相热力学平衡
    两相热力学平衡是仅限对两个相建模的多相混合法。Simcenter STAR-CCM+ 通过该模型将质量、动量和能量作为混合物量而非相量进行求解。因此，通过假设悬浮液是均匀的单相系统来减少计算量。
  - 流体体积 (VOF) 多相
    流体体积 (VOF) 多相模型是一种简单的多相模型。它适用于模拟数值网格（能够求解混合物的相之间的交界面）上的多个不混溶流体流。
  - VOF 波建模
    VOF 波模型用于模拟轻流体和重流体之间的交界面上的表面重力波。此模型通常与 6 自由度运动模型一起用于海洋应用。
- 动态流体相互作用
  Simcenter STAR-CCM+ 中的动态流体相互作用 (DFBI) 用于使用定义的机械和多物理场相互作用（流、DEM、固体应力、EMAG）生成的位移和旋转来模拟 6 自由度体的运动。
- 谐波平衡
  某些非稳态流体具有定期重复的流体模式，即它们具有时间周期性。考虑从风扇叶片流经管道入口的流体。管道中瞬时流体的测量将显示定期重复模式。如果流体干扰足够大，并且传播到管道末端，则管道中任何点处的非稳态流体的测量会显示重复模式。可以使用傅立叶级数表示此类时间周期性模式。
- 固体应力
  使用 Simcenter STAR-CCM+，可以对固体连续体对应用负载（包括机械负载和固体温度变化导致的热负载）的响应进行建模。
- 电磁
  可通过 Simcenter STAR-CCM+ 对涉及电磁现象的工程应用进行建模。例如，可根据经典电磁理论对电动机、电动开关和变压器等应用进行建模。
- 电化学
  电化学是对由于施加电荷或边界处导体（如金属）与电解质之间的电势差而发生的化学反应进行的研究。Simcenter STAR-CCM+ 提供可用于模拟电池、腐蚀、蚀刻和其他电化学反应的模型。
- Electric Circuits
  Electrical circuits are conducting loops of interconnected electrical components, such as batteries, power sources, resistors, and inductors.
- 等离子体
  等离子体是一种物质状态，类似于部分或完全由未相互绑定的带电颗粒（如离子和电子）组成的气体。
- 电池
  可以使用直接在 Simcenter STAR-CCM+ 或在外部软件包 Simcenter Battery Design Studio 中定义的电池电芯和电池循环过程在 Simcenter STAR-CCM+ 中模拟电池。
- Casting
  Casting simulations are performed using transient multiphase simulations using the VOF model with solidification. Conjugate heat transfer is applied between the solidifying melt and the solid mold.
- 区域源
  本节提供有关如何将区域源用于某些常见问题的一些准则。
- 单元质量校正
  网格单元质量校正模型可帮助获取有关低质量网格的求解。此模型使用一组预定义的条件（如超过特定阈值的偏斜角）标识低质量网格单元。标记这些网格单元及其相邻网格单元后，将修改这些网格单元中的计算梯度，以提高求解的稳定性。
- Simcenter STAR-CCM+ 应用准则
  此部分文档提供了有关将 Simcenter STAR-CCM+ 模型应用于具体应用的准则。
- 通用求解器参考
  在 Simcenter STAR-CCM+ 中，求解器在模拟运行期间计算求解。

颗粒引起的湍流源参考

颗粒引起的湍流源模型可向连续相湍动能和耗散方程添加更多的源项。此类模型表示离散相的出现导致的湍流修正。

表 1. 颗粒引起的湍流模型参考
模型名称	Gosman
	Troshko 和 Hassan
	陈氏
	通用
	LES 颗粒引起的湍流
理论	请参见颗粒引起的湍流源。
提供方式	[相间相互作用] > 模型 > 颗粒引起的湍流源
节点路径示例	多相流相互作用 > 相间相互作用 > [相间相互作用] > 模型 > LES 颗粒引起的湍流
要求	在连续相和离散相中：材料：气体、液体、多组分气体和多组分液体之一粘滞态：湍流湍流：雷诺平均纳维-斯托克斯或大涡模拟需要连续-离散拓扑相间相互作用。在相间相互作用中：可选模型：颗粒引起的湍流源或 LES 颗粒引起的湍流
属性	请参见颗粒引起的湍流源属性。请参见LES 颗粒引起的湍流模型。
激活	场函数	无。

颗粒引起的湍流源属性

使用以下方法之一计算颗粒引起的湍流源项。

PIT 源指定	对应属性/方法节点
Gosman 此模型会将源项添加到湍动能方程（请参见 Eqn. (2478)）和湍流耗散方程（请参见 Eqn. (2482)）。仅当在相间相互作用中激活湍流耗散力模型时，才可用。	无。
陈氏此方法基于陈氏理论，向与颗粒相互作用所引起的连续湍动能方程提供源项。仅当在相间相互作用中激活湍流耗散力模型时，才可用。	C3 Eqn. (2485) 中的系数 $C_{ε 3}$ ，用于为湍流耗散方程定义相应的源项。参数 $C_{ε 3}$ 的默认值为 1.44，可以单独调整该参数，无需考虑其他项的常数。结果校准因子 Eqn. (2483) 中的系数 $C_{0}$ ，用于定义湍能或雷诺应力方程的源项。此参数不是模型推导的一部分，但默认值为 1，可以调整它来测试求解对此项的灵敏度。跨越轨线系数 Eqn. (2535) 中的标定系数 $C_{β}$ ，默认值为 1.8。湍流普朗特数 Eqn. (2535) 中的系数 $σ_{0}$ ，默认值为 1.0，用于表示基本被动扩散率。
Troshko 和 Hassan 此方法描述气泡引起的湍流效应。它会将一个源项添加到湍动能方程（请参见 Eqn. (2472)）并将另一个添加到耗散方程（请参见 Eqn. (2474)）。此方法使用虚拟质量力相间相互作用模型，但如果未选择此模型，则虚拟质量系数会默认为球形气泡的值（由 Eqn. (2471) 给出）。	C3 为 Eqn. (2474) 中的耗散项选择标定常数 $C_{3}$ 。默认情况下，此常数设为 0.45。结果校准因子此参数不是模型推导的一部分，但默认值为 1，用户可使用它调节计算中使用的 Eqn. (2473) 中源项的比例。
通用此方法将颗粒引起的湍流源的其他方法合并为一个通用方法，可灵活地修改其他方法无法调整的关键属性，以计算颗粒引起的湍流源项。这种适应性使得通用方法更适合考虑与多相湍流相关的多尺度效应。仅当在相间相互作用中激活湍流耗散力模型时，才可用。	TDF 调制参数湍流耗散力对颗粒引起的湍流源的影响的调制因子。即 Eqn. (2489)、Eqn. (2494)、Eqn. (2510) 和 [eqnlink] 中的 $C_{g}^{'}$ 。各向异性系数 Eqn. (2494) 中的各向异性系数 $A_{t}$ 。仅适用于雷诺应力湍流模型，计算其他湍流模型的源项时不会考虑在内。耗散时间系数指定 Eqn. (2489) 中的耗散时间尺度系数 $τ_{ε}$ 。方法选择指定耗散时间尺度的以下方法之一：常数场函数颗粒松弛选择用于求解耗散时间系数的颗粒松弛方法，该方法等同于 PIT 的 Troshko 和 Hassan 方法。可实现涡流翻转仅适用于采用 $k - ϵ$ 模型的 EMP 混合物湍流。选择可实现涡流翻转法以求解耗散时间系数。请参见 Eqn. (2493)。涡流翻转选择涡流翻转法以求解耗散时间系数。请参见 Eqn. (2492)。 C3 Eqn. (2489) 中的系数 $C_{ε 3}$ ，用于为湍流耗散方程定义相应的源项。 $C_{ε 3}$ 在可实现涡流翻转或涡流翻转耗散时间系数法中默认值为 1.44，在颗粒松弛耗散时间系数法中默认值为 0.45。曳力调制参数指定 Eqn. (2488) 中的曳力分数 $C_{g}$ 。

LES 颗粒引起的湍流模型

此模型表示离散相的出现导致的湍流修正。仅当在离散相中激活大涡模拟模型时，此模型才可用。

此模型没有属性。