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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。
气动声学
气动声学研究声音的空气动力生成过程。
宽带噪声源模型
在近场噪声预测中，宽带噪声源模型用于计算主要噪声源的位置和强度。
宽带噪声源模型参考
Lilley 源模型参考
Lilley 源模型使用非线性函数计算合成湍流速度场中四极源的湍流剪切流噪声。

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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。
  - 如何执行气动声学分析？
    Simcenter STAR-CCM+ 提供了执行气动声学分析的模型层次结构。
  - 选择气动声学模型
  - 直接噪声计算
    直接噪声计算或计算气动声学方法需要求解整个流场以进行全面的非稳态模拟。
  - 宽带噪声源模型
    在近场噪声预测中，宽带噪声源模型用于计算主要噪声源的位置和强度。
    - 偶极和四极宽带噪声源
      Simcenter STAR-CCM+ 提供各种模型，可用于计算偶极噪声源的局部声功率（单位表面生成）和四极噪声源的局部声功率（单位体积生成）。此外，通过分析网格可求解的频率，这些模型可用于在执行瞬态计算之前量化网格的适用性。
    - 剪切噪声源和自发噪声源
      可以将空气动力生成的主要声源分解到剪切噪声项（由流体的平均剪切速度和湍流速度分量之间的相互作用生成）和自发噪声项（由湍流-湍流相互作用生成）。Simcenter STAR-CCM+ 可根据合成湍流速度场计算这些噪声源项。
    - 宽带噪声源模型参考
      - 噪声源模型参考
        Proudman 和 Curle 噪声源模型可用于分别计算四极生成噪声（单位体积生成）和偶极生成噪声（单位表面生成）的局部声功率。
      - Goldstein 模型参考
        Goldstein 模型可用于计算轴对称射流中各向异性湍流的四极生成噪声的局部声功率（单位体积生成）。
      - LEE 源模型参考
        LEE 源模型使用线性欧拉方程 (LEE) 计算合成湍流速度场中四极源的湍流剪切流噪声。
      - Lilley 源模型参考
        Lilley 源模型使用非线性函数计算合成湍流速度场中四极源的湍流剪切流噪声。
  - 声波模型
    声波模型使用声扰动方程 (APE) 理论对因不可压缩流体的流动而产生的噪声进行建模。
  - Lighthill 波模型
    Lighthill 波模型提供了高效的方法来对不可压缩流体流的声音生成和传播建模 ( $M a < 0.2$ )。
  - 扰动对流波模型
    扰动对流波模型是一种混合声学模型，使用波方程计算不可压缩流体流中的声音生成和传播。
  - 海绵层模型
    海绵层模型提供了在直接噪声模拟中抑制外部边界附近的虚假反射干扰的方法。
  - 声学抑制区模型（已弃用）
    在非稳态气动声学模拟中，声学抑制区模型可抑制虚假反射干扰。
  - Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) 模型
    Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) 声学积分公式是预测高空飞机噪声等远场噪声的首选策略。FW-H 模型能够计算远场声信号，该信号由 CFD 求解得出的近场流体数据辐射得出。目的是预测点接收器位置处的小振幅声压波动。
  - Lighthill 应力张量模型
  - 声学模态分析
    Simcenter STAR-CCM+ 提供了声学模态分析模型，用于仿真声学模态形状、频率和线性增长率。
  - 水力声学建模
    水力声学是对水中声音产生和传播的研究。
  - 气动声学参考书目
- 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。
- 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。

Lilley 源模型参考

Lilley 源模型使用非线性函数计算合成湍流速度场中四极源的湍流剪切流噪声。

注	此模型仅求解噪声源，而不用于求解声波传播。

表 1. Lilley 源模型参考
理论	请参见 Lilley 噪声源模型。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > 宽带噪声源模型
节点路径示例	连续体 > 物理 1 > 模型 > Lilley 源
要求	空间：二维、三维或轴对称时间：定常材料：固体除外流体：任何粘滞态：湍流湍流：雷诺平均纳维－斯托克斯雷诺平均湍流：任何可选模型：气动声学气动声学模型：宽带噪声源
属性	关键属性包括：实现的数量傅立叶模式数请参见 Lilley 源模型属性。
激活	求解器	Lilley 源求解器请参见Lilley 源求解器。
	场函数	Lilley 自发噪声源 Lilley 剪切噪声源 Lilley 总噪声源请参见场函数。

Lilley 源模型属性

实现的数量: 用于根据随机噪声产生和传播 (SNGR) 法计算合成湍流速度场的平均值的样本数。; 默认值为 200。最多可使用 1000 个实现（请参见 Karweit 等人所著[66]）。; 增加实现的数量会提高计算成本。
傅立叶模式数: 计算合成湍流速度场时，用于通过 von Karman-Pao 光谱给定的各向同性湍流光谱分辨率的傅立叶模态数 $n$ ，请参见 Eqn. (4698)。; 默认值为 50。可使用 30 到 50 个傅立叶模式。; 增加傅立叶模态数会提高计算成本。

Lilley 源求解器

Lilley 源求解器控制噪声源计算的迭代更新。首先，Lilley 源求解器调用随机噪声产生和传播 (SNGR) 求解器，然后计算 Lilley 噪声源项。SNGR 求解器使用 SNGR 法计算合成湍流速度场和该场的梯度。

以下右键单击操作可用：

执行求解器: 计算 Lilley 源场函数的值。要在未完成设定数量的实现步骤的情况下立即停止求解器，需要单击进度条旁边的求解器停止按钮。求解器将停止并保存已部分计算的场函数。

场函数

Lilley 自发噪声源: 计算湍流速度分量生成的声音的 Lilley 源项，请参见 Eqn. (4690) 给定的 $S_{S e l f N o i s e T e r m}$ 。
Lilley 剪切噪声源: 计算平均剪切流和湍流速度分量相互作用的源项，请参见由 Eqn. (4691) 给定的 $S_{S h e a r N o i s e T e r m}$ 。
Lilley 总噪声源: Lilley 自发噪声源和 Lilley 剪切噪声源的总和。