状态方程

状态方程为本构关系，用于描述密度和内能与两个热力学基本变量压力和温度之间的关系。

Simcenter STAR-CCM+ 提供了各种状态方程模型，用于计算密度以及相对于温度和压力的密度导数。例如，理想气体模型使用理想气体方程来计算密度。但在高压和低温条件下，实际气体的 p-v-T 行为与理想气体方程预测的行为有所偏差。这一行为变化是由于随着气体密度增加，气体分子占据了总体积的大部分。此外，分子间引力变得越来越重要。因此，Simcenter STAR-CCM+ 提供了各种实际气体模型，使用这些模型可以考虑非理想行为，例如：可压缩性效应、可变比热、Van der Waals 力和非平衡热力学效应。实际气体模型适用于在跨临界和超临界环境中对高压和低温下的复杂化学燃烧应用建模，例如在液体火箭发动机中。此类应用可以具有状态方程大幅偏离理想气体行为的流体区域。

热非平衡出现在高温和低密度情况下，此时振动/电子能量模式变为活动，但密度仍然足够低，不会出现平衡。例如，高速重返大气层的流和喷嘴流便属于此类问题示例。对于这类问题，Simcenter STAR-CCM+ 提供了一个热非平衡模型，使用该模型可以准确地捕获温度分布和加热。此模型的主要应用是极超音速流（主要是重返大气层的流）。也可以模拟振动冻结效应十分重要的喷嘴流。