设置参考值

流体模拟需要指定参考压力和压力参考位置。此外,对于浮力流,必须指定重力矢量和参考高度。

参考压力只是一个用来减少压力相关数值计算中的数值舍入误差的工具。由于压力差异非常重要,而且此类差异相对于压力的绝对值可能非常小(例如,在完全不可压缩或马赫数非常低的流中),因此这种误差减少必不可少。通过减去适当的恒定参考压力,可以得到一个很少有舍入误差的工作压力。

参考压力的默认值为 101325 Pa。对于使用恒密度模型或多项式密度模型的模拟,参考压力的实际值与计算无关。但使用理想气体模型时,将使用参考压力。在所有情况下,根据 [eqn_link],绝对压力场函数定义中将使用参考压力。

当模拟稳态流或不可压缩流体的流动时,压力方程是奇异方程。如果边界条件未定义压力级(即,无压力边界),可以将压力级定位到求解域中的基准值。如果未将工作压力定位到域中某个位置的已知值,可以任意调整较高的值,从而导致出现数值问题。

要设置参考压力值:
  1. 选择连续体 > [物理连续体] > 模型 > 参考值 > 参考压力节点,然后指定参考压力值。
    对于使用理想气体模型的模拟,建议按照以下准则来设置参考压力:
    • 如果马赫数较低(例如 0.3 或更小),则将参考压力设为某一环境值,使工作压力为较小值。
    • 如果马赫数很大,则可执行以下某项操作:
      • 将参考压力设为环境值,使工作压力为较小值。
      • 将参考压力设为零,使工作压力与绝对压力相等。
要设置压力参考位置:
  1. 根据流体模型,选择以下某个节点:
    • 对于分离流模型,选择求解器 > 分离流 > 压力节点。
    • 对于耦合流体模型,选择求解器 > [隐式耦合/显式耦合] 节点。
  2. 使用以下某种方法设置压力参考位置:
    方法步骤
    自动

    如果绝对压力级不重要,则选择此方法。

    压力参考位置设为自动选择

    Simcenter STAR-CCM+ 标识网格单元,以便网格单元形心在域中具有最小值(x)、最小值(y)、最小值(z)。此条件只在边界旁的网格单元中出现。

    要确定适当的网格单元,Simcenter STAR-CCM+ 执行以下操作:
    1. 检查边界旁每个网格单元的形心,并选择具有最小 X 分量的所有网格单元。Simcenter STAR-CCM+ 检查所有边界 — 壁面边界以及流体边界。
    2. 从上一步选定的网格单元中,Simcenter STAR-CCM+ 选择具有最小 Y 分量的网格单元。
    3. 从上一步中选定的网格单元中,Simcenter STAR-CCM+ 选择具有最小 Z 分量的网格单元。

    Simcenter STAR-CCM+ 将选定的网格单元用作压力参考位置

    此方法存在已知限制。以矩形棱柱作为流体域为例:理想情况下,Simcenter STAR-CCM+ 会选择棱柱左下前边的网格单元。但是,计算形心和网格化中的小数值四舍五入误差会导致 Simcenter STAR-CCM+ 选择靠近棱柱左侧中间的另一个网格单元。
    手动

    如果要准确确定绝对压力级,则选择此方法。

    例如,要计算壁面边界上压力的情况。选择一个位置,其中压力已知,而且某个固定值适用于模拟。

    1. 压力参考位置设为用户指定

      压力参考点节点添加为子节点。

    2. 右键单击此节点,然后选择新建
    3. 选择新添加的压力参考点 > 压力参考点 [n] 节点,然后设置下列属性:
      • 点坐标 — 设置压力参考点的坐标。
      • 参考系 — 设置点坐标的坐标系。
      • 已启用 — 设为打开以便使用压力参考点。

      选择压力参考点 [n] 节点后,该点将显示在活动场景中。

    压力参考位置处的工作压力使用初始压力值设置;绝对压力是参考压力与初始压力之和。如果初始压力值在模拟过程中发生更改(例如,通过场函数),压力参考位置处的压力也相应地发生变化。

使用重力模型或 Boussinesq 模型的模拟需要定义重力矢量和工作高度。工作高度是定义静压和测压压力相等位置的位置矢量。

要设重力矢量和工作高度:

  1. 选择参考值 > 重力节点,然后将设为重力矢量的方向和幅值。
  2. 选择参考值 > 参考高度节点,然后将设为高度矢量的方向和值。