流体模型参考

流模型用于对质量和动量守恒方程进行求解。

分离流模型会调用依次求解每个动量方程的分离求解器，每个维度对应一个方程。动量方程与连续性方程之间通过预估校正法进行关联。完整公式可描述为，使用同位变量排列（与交错不同）和 Rhie-Chow 类型压力-速度耦合并结合 SIMPLE 类型算法。此模型在恒密度流中有自己的根。它可以处理轻微可压缩流和低瑞利数自然对流，但不适用于激波捕捉、高马赫数和高瑞利数应用。

耦合流体模型使用伪时间推进方法同时对质量和动量守恒方程进行求解。此公式对具有主导源项（如旋转）的流体进行求解时非常稳定，这是它的一项优势。耦合求解器的另一项优势在于，CPU 时间尺度随网格单元数呈线性比例缩放，即：收敛速率不会因网格加密而降低。此模型也可使用可选的 AUSM+ 格式计算无粘性通量，这可为各种情况提供优势。

表 1. 模型概述
模型名称和缩写	分离流		SF
	耦合流体		CF
理论	请参见理论指南 — 分离流求解器和理论指南 — 耦合流体求解器。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > 流体
节点路径示例	连续体 > 物理 1 > 模型 > 分离流
要求	材料：气体、液体、多组分气体、多组分液体或多相 > 流体体积 (VOF) (SF) （对于多组分气体或多组分液体，需要更多的模型来显示流模型。）
属性	请参见属性查找。
激活	物理模型	模型组状态方程粘性项
	模型控制（子节点）	有界差分请参见模型控制。
	参考值	最大允许绝对压力最小允许绝对压力参考压力请参见参考值。
	初始条件	固体应力压力速度请参见初始条件。
	边界输入	请参见流体边界参考。
	区域输入	质量源选项动量源选项多孔介质通量选项 (SF) 请参见流体区域参考。
	求解器	分离流 (SF) 请参见分离流求解器参考。隐式耦合 (CF) 或显式耦合 (CF) 请参见耦合流动求解器参考。
	监视器	连续性 X 动量、Y 动量和 Z 动量
	场函数	绝对压力 Absolute Total Pressure(绝对总压力) 轴向速度 Cell Relative Velocity(网格单元相对速度) CFL 数 (CF) 密度有效体积显式松弛因子 (CF) 流向螺旋兰姆矢量 Lambda 2 条件 (CF) Local Time Step(局部时间步) 质量流率质量通量质量失衡 AMG 循环数，对于专家驱动程序（CF，启用专家驱动程序时）固体应力压力压力系数 PressureGrad(压力梯度) Q 标准径向速度参考速度 (CF) 相对切向速度相对总压力相对速度静压切向速度总压力总压力系数湍流荷速度涡旋请参见流场函数参考。

属性查找

下表显示不同的流体模型使用哪些属性。使用上述模型概述中给定的缩写。


属性	SF	CF
活动显式松弛显式松弛的当前值，由专家驱动程序计算的值（当 CFL 控制方法设为专家驱动程序时）或您为显式松弛方法指定的值（当禁用专家驱动程序时）。（只读。）		✓
对流设置 Simcenter STAR-CCM+ 用于计算适当传输方程中网格单元面上的对流通量的离散格式。有关更多信息，请参见“对流项”的相关主题：一阶：一阶迎风格式。此格式根据流向按上游或下游质量流率来比例缩放传输物理量。仅当高阶格式无法给出收敛或要在切换到高阶格式之前获得初始求解时，才使用此格式。二阶：二阶迎风格式。此格式引入了在上游或下游面的任一侧上对网格单元值求线性插值。使用此格式会导致降低收敛属性，但提供的精度与一阶格式相同甚至更高。中心：中心差分方案。此格式为二阶精度，但容易出现色散误差和稳定性问题。但是，中心差分在大涡模拟 (LES)（迎风格式加快了湍动能衰减的速率）中十分有用。有界 - 中心：有界中心差分。建议对复杂湍流的大涡模拟 (LES) 使用此格式。此格式采用无界标准，比单独使用中心差分格式更稳定。添加有界差分子节点。混合：混合二阶迎风/中心。此格式将二阶迎风和中心差分相结合，适用于使用分离涡模拟 (DES) 的模拟。混合 - BCD：混合二阶迎风/有界中心。此格式是分离涡模拟 (DES) 的默认格式。添加有界差分子节点。 MUSCL 三阶/CD：混合 MUSCL 三阶/中心差分。添加有界差分子节点。	✓
耦合无粘性通量选择用于耦合无粘性通量的离散格式。 Roe FDS Roe 的通量差分裂格式，适用于结合 Weiss-Smith 预处理来处理所有速度流。在不可压缩的极限处，通量交界面处的压力差是重构和平均状态的混合。这种混合导致用于低速、恒密度流的耗散格式较少。 Roe FDS - 无混合与 Roe FDS 选项相同，但在不可压缩极限处不会混合。 AUSM+ FVS 使用 Liou AUSM+ 矢通量分裂格式。		✓
离散化选择用于计算对流和扩散通量面值的离散格式。一阶选择一阶迎风离散格式。二阶选择二阶迎风离散格式。中心选择中心差分离散格式（仅可用于大漩涡模拟 (LES)）。有界 - 中心选择有界中心差分离散格式（仅可用于大漩涡模拟 (LES)）。添加有界差分子节点。混合选择混合二阶迎风/中心差分离散格式（仅可用于分离涡模拟 (DES)）。混合-BCD 选择混合二阶迎风/有界中心差分离散格式（仅可用于分离涡模拟 (DES)）。添加有界差分子节点。 MUSCL 三阶/CD 选择混合 MUSCL 三阶/CD 对流格式。添加有界差分子节点。		✓
δ-V 耗散打开时，此属性将启用额外的 "δ-V" 耗散（除 Rhie-Chow 之外），它与耦合流体求解器中的项类似。此耗散来自 Eqn. (924) 中最右侧的项。此增强可通过使分离求解器表现得更像耦合求解器，并在多孔/非多孔交界面上固定棋盘格，稳定处理多孔介质和类似的较大体积力。默认情况下，此属性已停用。	✓
显式松弛比例缩放因子，用于在应用于变量之前显示松驰所有校正。		✓
流体边界扩散激活时，此属性将包括如 Eqn. (899) 所给定的流体边界扩散通量（或流模型的粘性通量）。默认情况下，此属性已激活。	✓	✓
积分在隐式和显式伪时间积分之间切换。隐式调用隐式耦合求解器。将“隐式耦合”节点添加至求解器节点，且可选择设置求解器的库朗数跃升、网格排序和专家驱动程序。显式调用显式耦合求解器。将“显式耦合”节点添加至求解器节点，且可选择设置库朗数跃升。		✓
限制声学 CFL 应用于非稳态模拟以比例缩放质量通量耗散的限制声学 CFL。值越大，局部耗散越多，且阻尼衰减更多虚假振荡，但精度会降低。确保非常数值在空间中平滑变化。设为每个模型时，可在相应的子节点中指定值。设为每个区域时，可在每个区域的物理值节点中指定值。	✓
最大参考速度 $U_{r, m a x}$ ，出自 Eqn. (954)。		✓
最低参考速度 $U_{r, \min}$ ，出自 Eqn. (954)。		✓
正速率极限对于 SF，最大允许压力校正将会更新，表示为当前压力和最小压力之差的分数。仅应用于可压缩流。默认值为 0.2，意味着任何负压力校正都限制为当前压力减去最小压力的 20%。对于 CF，允许温度降低的最大速率。	✓	✓
启用的预处理此属性包括原始和离散形式的耦合流体模型控制方程中的预处理矩阵。使用此矩阵可改善收敛和精度。这种改善适用于在所有速度下对可压缩和不可压缩流进行求解。默认值为打开。		✓
压力差比例因子 $ϵ$ ，出自 Eqn. (954)。		✓
二阶梯度 Simcenter STAR-CCM+ 流动求解器中有两个二阶梯度源：用于扩散的边界二阶梯度网格单元面上用于扩散的内部二阶梯度使用此属性可控制求解器中要包括哪些梯度。打开时将提供两种梯度，关闭时排除这两种梯度。选择仅限内部和仅限边界时，将选择相应的梯度。	✓	✓
非稳态通量耗散校正激活时，此属性包括用于非稳态模拟的质量通量耗散校正，并基于修改 Eqn. (923) 中的系数和。 $CFL$ ${\bar{a}}_{0}$ ${\bar{a}}_{1}$ 默认情况下，此属性已停用。	✓
非稳态低马赫预处理 * 打开时，激活额外的预处理，以提高非稳态低速可压缩流态的精度。仅当启用的预处理处于活动状态时，该属性才处于活动状态。默认值为打开。		✓
非稳态预处理最大因子 * 非稳态预处理的最大因子，其值介于 0 到 1 之间。默认值为 0.95。较大的值将降低稳定性。值为零时，求解器不使用高斯特罗哈数非稳态数值耗散。		✓

非稳态低马赫预处理和非稳态预处理最大因子属性可控制质量通量压力耗散 $D_{p}$ （[31] 中已描述）的处理。激活非稳态预处理时， $D_{p}$ 是局部时间步与用户自定义时间步之比的函数。假设 CFL = 1，则无需预处理即可获得此局部时间步。

高速时，不会对执行非稳态修正。 $D_{p}$ 低速时（接近并处于不可压缩流态），取决于局部流动条件和局部斯特罗哈数。 $D_{p}$

斯特罗哈数较高（时间步较小）时，对应于未预处理的质量通量压力耗散。 $D_{p}$ 斯特罗哈数较低且趋于稳态（时间步趋于无限）时，将逐渐向稳态低马赫预处理的质量通量压力耗散移动。 $D_{p}$ 发生此移动是因为，耗散取决于局部时间步与用户自定义时间步之比，该比率会随着时间步的增加而减小。

模型控制

有界差分

在选择任意这些离散化 (CF)/对流 (SF) 格式时变为可用的子节点：

有界 - 中心（为 LES 启用的流动求解器）
混合-BCD（为 DES 启用的流动求解器）
MUSCL 三阶/CD

迎风混合因子: 指定迎风差分比例，与 Eqn. (891) 相关的 $ς_{u b f}$ 。; 对于“有界 - 中心”和“混合-BCD”，此属性的默认值为 0.15。对于“MUSCL 三阶/CD”，默认值为 1.0。; 默认值可为格式提供最大稳定性。原则上，减小此值可提高精度。但是，除非通晓有界差分的理论，否则不要更改此属性。默认值反映了精度和性能的优化。

参考值

最大允许绝对压力: 允许对连续体中的绝对压力使用的最大值，请参见 Eqn. (947) 中的 $p$ 。
最小允许绝对压力: 允许对连续体中的绝对压力使用的最小值，请参见 Eqn. (947) 中的 $p$ 。
参考压力: Simcenter STAR-CCM+ 流体模型中所指的压力均为隐式表压。这对于最大程度减少舍入误差十分重要，特别是对于压力变化可能很小的不可压缩问题来说尤其如此。如果使用的是恒密度模型，则工作压力不会影响计算。但是，如果选择理想气体模型，则需使用绝对压力以获取密度，因此必须适当地指定工作压力。; 有关详细信息，请参见设置参考值。

初始条件

固体应力压力: 以 Pa 为单位设置初始工作压力。建议使用出口压力作为压力初始值。如果没有任何压力边界与给定连续体关联，则初始值为任意值。
速度: 在选定的坐标系中设置初始流体速度。无粘性模拟和初始湍流强度需要非零值。