定义瞬态时间尺度和停止准则

排气流和固体歧管加热均使用隐式非稳态时间求解器使用不同的时间步大小进行模拟。Simcenter STAR-CCM+ 使用时间尺度，即每个连续体一个时间尺度，处理多个时间步大小。

在运行的模拟中使用时间尺度时，可以指定停止准则，只要该时间尺度处于活动状态即可应用该标准。

每个停止准则都有一个称为逻辑规则的属性，用于定义该标准与其他活动停止准则的交互方式。逻辑规则可以设置为 AND 或 OR，含义如下：

  • AND - 满足该标准以及逻辑规则设为 AND 的所有其他标准后，才会停止求解器。
  • OR - 表示满足该标准时，足以停止求解器

下面的设置中，定义了多个逻辑规则设为 AND 的标准，说明必须同时满足这些条件求解器才会停止。

对于流体连续体，使用对应于 2 度曲柄角度的时间步定义时间尺度。
  1. 指定流体时间尺度：
    1. 右键单击自动化 > 时间尺度节点并选择新建时间尺度。
    2. 将节点隐式非稳态时间尺度重命名为流体时间尺度，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      物理连续体 物理流体
      时间步 ${FluidTimeStep(s)}
要控制仅流体的求解，需要指定流体时间尺度的停止准则。一个标准设置最短运行时，另一个标准根据固体-流体交界面中的热通量检查进入稳定条件的求解。
  1. 要确保流体求解每次运行至少一个循环，可指定持续时间为一个循环的固定物理时间停止准则：
    1. 右键单击时间尺度 > 流体时间尺度 > 停止准则节点并选择新标准 > 固定物理时间。
    2. 将固定物理时间节点重命名为最小固定流体运行时。
    3. 选择最小固定流体运行时节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      固定物理时间 ${FluidCycleLength(s)}
      逻辑规则 And
确保流体的最小运行时后，只要需要观察交界面流体侧的边界热通量的接近恒定平均值，便可一直运行。
  1. 首先，为表面平均边界热通量创建报告：
    1. 右键单击报告 > 新建 > 度量 > 表面平均。
    2. 将表面平均 1 节点重命名为 SA_TA_BoundaryHeatFlux。
    3. 选择 SA_TA_BoundaryHeatFlux 节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      场函数 平均时间边界热通量
      注当固体交界面的平均时间选项设为平均时间选项时显示该场函数。
      零部件 区域 > 排气 > 面[排气/歧管固体]]
      注这里因为平均时间边界热通量映射到流体侧，所以选择流体交界面。
  2. 根据此报告创建监视器和停止准则：
    1. 右键单击 SA_TA_BoundaryHeatFlux 节点并选择根据报告创建监视器。
    2. 要定义新监视器准则，右键单击自动化 > 时间尺度 > 流体时间尺度 > 停止准则节点并选择新建监视器准则。
    3. 在选择监视器对话框中，选择 SA_TA_BoundaryHeatFlux 监视器并单击确定。
    4. 选择 SA_TA_BoundaryHeatFlux 监视器标准节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      准则选项 渐进
      逻辑规则 And
      停止内部迭代 停用
    5. 要设置渐进极限，选择 SA_TA_BoundaryHeatFlux 监视器标准 > 渐进极限节点，然后按如下方式设置属性：
      属性 设置
      刷新采样 ✓
      [最大-最小] 5.0 W/m^2
      已标准化 停用
  3. 要防止无限运行，请指定具有 5 个循环时间周期的固定物理时间标准：
    1. 右键单击时间尺度 > 流体时间尺度 > 停止准则节点并选择新标准 > 固定物理时间。
    2. 将固定物理时间节点重命名为最大固定流体运行时。
    3. 选择最大固定流体运行时节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      固定物理时间 5.0*${FluidCycleLength(s)}
      逻辑规则 Or
      注这里使用 Or 是为了替代所有其他标准，防止其他标准无法停止求解器。
  4. 要控制时间步内的内部迭代次数，可添加最大内部迭代标准：
    1. 右键单击时间尺度 > 流体时间尺度 > 停止准则节点并选择新标准 > 最大内部迭代。
    2. 选择最大内部迭代节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      最大内部迭代 5
      逻辑规则 Or
要控制仅固体运行的求解，可指定固体时间尺度的停止准则。两个标准分别设置最小和最大运行时间。另一个准则监视固体温度的变化，在温度变化达到 5% 时结束固体运行。
  1. 要指定歧管固体的时间尺度：
    1. 右键单击自动化 > 时间尺度节点并选择新建时间尺度。
    2. 将子节点隐式非稳态时间尺度重命名为固体时间尺度，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      物理连续体 物理固体
      时间步 ${SolidTimeStep(s)}
为固体时间尺度指定以下停止准则以控制仅固体运行：
  1. 要设置固体运行的上限：
    1. 右键单击时间尺度 > 固体时间尺度 > 停止准则节点并选择新标准 > 固定物理时间。
    2. 将固定物理时间节点重命名为最大固定固体运行时
    3. 选择最大固定固体运行时节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      固定物理时间 100.0 s
      逻辑规则 Or
使用基于求解的监视器标准可防止求解器运行时间超过所需。此处可指定一个监视体积平均固体温度的标准。当监视器检测到相对变化超过 5% 时，固体运行将停止，另一个流体运行开始。
  1. 要设置体积平均固体温度的监视器标准：
    1. 按以下步骤定义报告：
      1. 右键单击报告节点，然后选择新建 > 度量 > 体积平均。
      2. 将体积平均 1 节点重命名为 VA_T_Solid。
      3. 选择 VA_T_Solid 节点，然后按如下所示设置属性：
        属性 设置
        单位函数 C
        场函数 温度
        零部件 区域 > 歧管固体
    2. 右键单击 VA_T_Solid 节点并选择根据报告创建监视器。
    3. 要定义监视器准则：
      1. 右键单击自动化 > 时间尺度 > 固体时间尺度 > 停止准则节点并选择新建监视器准则。
      2. 在选择监视器对话框中，选择上一步创建的 VA_T_Solid 监视器并单击确定。
      3. 选择 VA_T_Solid 监视器标准节点，然后按如下所示设置属性：
        属性 设置
        准则选项 相对变化
        逻辑规则 Or
        停止内部迭代 停用
      4. 选择 VA_T_Solid 监视器标准 > 相对变化然后按如下所示设置属性：
        属性 设置
        刷新采样 ✓
        相对变化 1.05
  2. 要在每个时间步中为最大内部迭代数添加停止准则：
    1. 右键单击时间尺度 > 固体时间尺度 > 停止准则并选择新标准 > 最大内部迭代。
    2. 选择最大内部迭代节点，然后按如下所示设置属性：
      属性 设置
      最大内部迭代 5
      逻辑规则 Or
除了时间尺度特定的停止准则外，还可以将最大物理运行时间指定为全局停止准则。
  1. 在模拟树种，选择停止准则 > 最大物理时间节点并将最大物理时间设为 350.0 s。
  2. 删除除上述定义的最大物理时间以外的所有其他全局停止准则。
  3. 保存模拟。