求解器

以下右键单击操作和对话框可用于 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 中的求解器。

求解器右键单击操作


对象	右键单击操作
求解器	编辑打开一个用于设置求解器属性的对话框。请参见求解器对话框。

求解器对话框

时间步设置

时间步用于设置恒定的时间步长。支持的单位为秒和度（曲柄转角）。

步进表

用于将时间步长（以曲柄角度为单位）设为曲柄角度的函数。从包含逗号分隔值或制表符分隔值的 .csv 文件导入表格值。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用步进方法对值进行插值。

示例：在开合阀的过程中减小时间步长。

假设下图显示排气阀和进气阀的阀门升程曲线：

当闭合容差等于 0.1 mm 时，可以考虑排气阀在 130 CA 处打开，在 360 CA 处闭合。进气阀在 355 CA 处打开，在 585 CA 处关闭。

下表在打开/关闭阀期间将时间步长 0.1 CA 减小到 0.05 CA，在打开/关闭后将减小的时间步保持为 1 CA：

CA,TimeStep(CrankAngleStep)
0,0.1
129.9,0.05
131.0,0.1
354.9,0.05
356.0,0.1
359.9,0.05
361.0,0.1
584.9,0.05
586.0,0.1

自动

根据阀门升程阈值、燃料喷射的起点和终点（适用于电荷运动模拟）、衬套和进气口之间的相交点（适用于二冲程发动机）和点火定时（适用于燃烧模拟）自动调整时间步长。

全局时间步设置在整个模拟过程中有效。气门、衬套端口、喷射器和点火器时间步设置分别根据指定气门升程偏移、衬套端口相交差值、喷射周期和点火正时请求时间步长。如果请求的时间步长不同，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将应用任何请求值的最小值。

单击设置按钮会打开自动时间步设置对话框，用于设置以下属性：

全局

指定以下总体时间步控制属性：

最小时间步：指定时间步长的下限。此值还指定模拟中第一个时间步的时间步长。
最大时间步变化因子：指定当前目标时间步与上一个时间步的最大比率。设置此比率旨在避免时间步长出现大幅跃变。指定值将仅应用于增加的时间步长。如果超过最大时间步变化因子，则目标时间步长将在该变化因子允许的最大值处切断。
检查点时间：指定自动时间步进将精确达到的物理时间（以秒、循环时间单位 degCA 或使用时间单位的表达式为单位）列表。
示例：[300.0 degCA, 400.0 s, ${EndOfCycle}]

注对于以 degCA 为单位的检查点时间，必须指定间隔[起始角；起始角 + 循环长度]范围内的值。对于多周期运行，将在每个周期中使用此检查点时间。

如果要在特定物理时间同步模拟来执行后处理，设置检查点时间会特别有用。指定的检查点时间会在几个时间步内逐渐达到
达到检查点时间将优先于任何时间步进边界。例如，设置检查点时间可获得小于最小时间步的时间步大小。但是，由于接近每个检查点时间的渐进性质，这些限制的偏差很小。

当气门、喷射器或点火器时间步设置请求新的时间步长时，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将最多按每个时间步指定的最大时间步变化因子增加/减少时间步长，直到达到请求的时间步长为止。

气门

对于气门，根据气门的指定升程闭合容差 (LCT) 以单位长度指定以下升程偏置值：

已关闭：按气门（只读）。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将在后台设置气门的指定闭合容差。在气门运动组合框中更改闭合容差的默认值时，必须单击应用才能将新值传输到此设置。
非常低：指定略低于闭合容差的升程偏移。
LCT（只读）：0.0 mm
低：指定略高于闭合容差的升程偏移。
适中：指定阀部分打开、但仍靠近阀座时的升程偏移。
高：指定靠近全开位置，即阀远离阀座时的升程偏移。

对于每个升程偏移，以 s 或 degCA 为单位指定相应的时间步长。

根据模型中的气门升程，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 请求以下时间步长：


气门升程 (VL)	时间步
0 $\leq$ VL $\leq$ 非常低升程	已关闭时间步
非常低升程 $<$ VL $\leq$ LCT 升程	非常低时间步
LCT 升程 $<$ VL $\leq$ 低升程	LCT 时间步
低升程 $<$ VL $\leq$ 适中升程	低时间步
适中升程 $<$ VL $\leq$ 高升程	适中时间步
VL $>$ 高升程	高时间步

对于多个气门，应用的时间步长为请求值的最小值。

通常，在打开和关闭气门期间需要小时间步，即：气门升程接近指定的闭合容差。因此，最好将非常低和低升程值分别设为 -0.005 mm 和 +0.005 mm。

下图显示了典型气门升程曲线的气门升程阈值和相应的时间步长：

此外，第一个打开事件组合框用于为模拟中第一个阀打开事件（无论进气阀还是排气阀）之前和之后指定升程偏移值和相应的时间步长。

衬套端口（仅适用于二冲程发动机）

以单位长度指定以下差值位置，用于描述代表进气口/排气口以及当活塞向下移动衬套时端口的顶部 z 轴位置的充气室之间的某些偏移：

相交前：指定两个体积相交前的偏移。
相交期间：指定活塞仍靠近端口的顶部 z 轴位置的相交后不久的偏移。
相交后：指定活塞远离端口的顶部 z 轴位置的相交后的偏移。

其中：

$z_{p i s t o n}$ 是活塞的 z 轴位置。
$z_{p o r t, t o p}$ 是端口的顶部 z 轴位置。

对于每个差值位置，以 s 或 degCA 为单位指定相应的时间步长。

根据活塞的 z 轴位置，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会请求以下时间步长：


$z_{p i s t o n}$	时间步
（ $z_{p o r t, t o p}$ + 相交前差值位置） $\geq$ $z_{p i s t o n}$ $>$ $z_{p o r t, t o p}$	相交前时间步
$z_{p o r t, t o p}$ $\geq$ $z_{p i s t o n}$ $>$ （ $z_{p o r t, t o p}$ - 相交期间差值位置）	相交期间时间步
（ $z_{p o r t, t o p}$ - 相交期间差值位置） $\geq$ $z_{p i s t o n}$ $>$ （ $z_{p o r t, t o p}$ - 相交期间差值位置 - 相交后差值位置）	相交后时间步

喷射器（仅当选择燃料发动机模型时）

以 degCA 为单位指定以下时间周期：

喷射前：指定喷射开始之前的一段时间。
During Injection(在喷射期间)
喷射后：指定喷射结束之后的时间段。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 从导入用于喷射器的质量流率表中提取喷射开始和喷射结束的时间。

对于每个周期，以 s 或 degCA 为单位指定相应的时间步长。

根据燃油喷射正时，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会请求以下时间步长：


时间 (t)	时间步
（喷射开始 - 喷射前周期） $<$ t $\leq$ 喷射开始	喷射前时间步
开始喷射 $<$ t $\leq$ 喷射结束	喷射期间时间步
喷射结束 $<$ t $\leq$ （喷射结束 + 喷射后周期）	喷射后时间步

一般情况下，燃料喷射期间需要较小时间步，以改善收敛和质量守恒。最好在喷射之前立刻减小时间步。默认值为 1 degCA。

要准确预测喷射之后的燃料蒸发和空气燃料混合过程，在燃料负载和蒸发速率较高时，通常需要维持较小时间步。默认值为 20 degCA。

点火器（仅当选择燃烧发动机模型时）

以 degCA 为单位指定以下时间周期：

点火前：指定点火正时之前的时间段。
点火后：指定点火正时之后的时间段。
膨胀：指定气体混合物膨胀的时间段。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 从为点火器指定的火花开始时间获取点火正时。

对于每个周期，以 s 或 degCA 为单位指定相应的时间步长。

根据点火正时，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将请求以下时间步长：


时间 (t)	时间步
（点火正时 - 点火前周期） $<$ t $\leq$ 点火正时	点火前时间步
点火正时 $<$ t $\leq$ （点火正时 + 点火后周期）	点火后时间步
点火正时 + 点火后周期 $<$ t $\leq$ （点火定时 + 点火后周期 + 膨胀周期）	膨胀时间步

注	同时选择步进表和自动时间步控制后，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将应用请求的时间步长的最小值。

求解器设置

分离流

控制求解更新，从而控制计算中间速度场的求解器的收敛和压力场的更新。

速度亚松弛因子、压力亚松弛因子

每次迭代时，这些属性都会控制新计算的求解取代旧求解的范围。有关理论背景，请参见 Eqn. (920)。

默认值取决于选定的气缸内时间模型：


气缸内时间模型	速度亚松弛因子	压力亚松弛因子
隐式不定常	0.8	0.2
PISO 非稳态	1.0（只读）	0.7

这些值是守恒的，在大多数情况下它们会导致收敛求解。有关详细准则，请参见设置瞬态模拟的亚松弛因子。

分离能量

控制计算流体域和固体域中的温度场的求解器的求解更新。

流体亚松弛因子、固体亚松弛因子: 为了促进收敛，这些属性会在迭代过程中亚松弛求解的变化。请参见 Eqn. (920)。; 默认值为 0.9（对于流体能量）和 0.99（对于固体能量）。这些值在大多数情况下实现稳定求解。; 使用 PISO 非稳态模型时，这些值是只读的。


自动保存设置
已启用	打开时，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 在运行期间定期自动保存模拟文件的单独副本。此选项对于从计算机系统崩溃中恢复也很有帮助。以下选项控制 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 如何触发自动保存操作：曲柄角度变化曲柄角度每次超过指定的增量值时保存模拟。时间差模拟时间每次超过指定的增量值时保存模拟。时间步数时间步每次超过指定值时保存模拟。默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 在保存模拟文件的副本时，会放置一个 @ 字符，以分隔基本文件名和触发事件的编号。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将这些副本保存在原始模拟文件所在的同一目录中。
要保存的文件数	达到指定的自动保存模拟文件数时，下一个自动保存操作将删除文件的最旧副本。当设为 0 时，指示 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 保持覆盖原始的模拟文件。

壁面处理

公式

控制壁面热通量

{\dot{q}}_{w} ″

的计算。

可用的选项包括：

关闭：按 Eqn. (1629) 公式计算 ${\dot{q}}_{w} ″$ 。
Angelberger 公式：根据 Angelberger [146] 的建议计算 ${\dot{q}}_{w} ″$ 。
可使用以下 Angelberger 公式选项：
- 汽油：按 Eqn. (643) 公式计算 ${\dot{q}}_{w} ″$ 。
- 柴油：按 Eqn. (644) 公式计算 ${\dot{q}}_{w} ″$ 。
Gru-MO UniMORE 公式：按 Eqn. (646) 公式计算 ${\dot{q}}_{w} ″$ 。

注	Angelberger 公式和 Gru-MO UniMore 公式仅适用于与壁面或壁面上的液膜接触的气体区域。对于液膜区域，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将按 Eqn. (1629) 公式来应用默认热通量计算。


标准化棱柱厚度的拉格朗日网格单元群集长度分数（仅当选择喷射发动机模型时）
已启用	打开时，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将平滑燃料进入连续气相产生的拉格朗日源。进入的拉格朗日粒子束可以表示连续气相的较大质量、动量和能量源。为了提高数值稳定性，体积源项平滑将进入拉格朗日颗粒的影响扩散到多个体网格单元上。 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会强制应用粗糙网格来计算空隙率数据并根据需要交换动量、能量、质量和组分。粗糙网格是虚拟网格，通过群集气体区域中的网格单元进行构造。模拟将使用这些较大的网格单元来计算粒子束与液相的相互作用。相互作用计算完成后，模拟将分配体积分数贡献、动量和能量源项以及均匀分布在组分网格单元上的其他传输量。如果在喷射羽流增长的区域使用体积网格细化，体积源平滑可以降低模拟结果的精度。要确保精度不受影响，建议比较使用和不使用体积源平滑运行的结果。如果除了喷射发动机模型之外还选择了液膜发动机模型，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 还会通过群集壳区域中的网格单元来平滑拉格朗日粒子束碰撞液膜产生的拉格朗日源。以下选项控制网格单元群集：网格单元群集长度显示群集的绝对长度，计算方法如下：网格单元群集长度 = 网格单元群集长度分数 · 标准化棱柱厚度其中：标准化棱柱厚度 = 总厚度 / 层数单击应用按钮时，将更新值。网格单元群集长度分数指定群集长度与标准化棱柱厚度之比。值必须大于零。关闭时，不会平滑气相的拉格朗日源。