流变建模
流变可区分有和没有“记忆”的材料。
- 广义牛顿流体
- 没有记忆的材料可以通过常规流中的剪切速率与应力的瞬时关系描述。剪切速率通过变形率张量或应变率张量的第二不变量计算，该不变量描述了变形的变化率。这些是广义牛顿材料。Simcenter STAR-CCM+ 在流体的材料属性节点下对这些材料建模，使用的选项为、交叉流体或幂次定律。
- 粘弹性流体
- 具有记忆的材料在变形力停止后仍保持形变，并且仅逐渐恢复其初始形状。聚合物和橡胶等材料通常具有记忆效应。在此类情况下，剪切应力张量为溶剂组分与粘弹性组分之和。Simcenter STAR-CCM+ 使用上述动力粘度属性，将溶剂组分作为广义牛顿材料进行建模。它根据 1 到 8 个模式之和对粘弹性组分建模。每个模式提供粘弹性行为的简化或部分模型，并遵守以下某个微分本构方程：
- Oldroyd-B
- 线性 Phan-Thien Tanner（和 Johnson-Segalman）
- 指数 Phan-Thien Tanner（和 Johnson-Segalman）
- Giesekus-Leonov
- 扩展 Pom-Pom (XPP)
- Rolie-Poly
每个粘弹性模式都将耦合至其他模式以改进收敛，但是此改进会大大增加计算和内存成本，并且此成本会随着模式数量的增加迅速增加。在 3D 模拟中尤其如此。
广义牛顿流需要的变量仅有速度和压力。额外变量（如温度）可选。
粘弹性流需要额外变量才能对粘弹性组分建模：
- 变形率张量的分量（对所有模式都相同），Eqn. (707) 中的
- 每个粘弹性模态的附加应力张量的分量，Eqn. (706) 中的 ，由“已确认的 DEVSS”数值方法 [206] 确定
可通过粘弹性流体对单独使用广义牛顿方法无法建模的两个重要效应建模：
- 法向应力，可驱动挤出物膨胀等效应
- 拉伸流动阻力（有时称为“拉伸粘度”），对涡流增长机制有较大影响
- 触变性流体
- 当流应用于之前已处于静止状态的样本时，触变性流体的粘度将随时间推移而下降。流停止时粘度会回升。纸和纸浆、聚合物、食品、药品、熔融金属、生陶瓷、油漆、凝胶、油墨、钻探泥浆和未凝固混凝土的流均展现为触变性流。触变性流体具有以 计的底层结构，该结构在流下可逆分解 (Eqn. (728)) 或不可逆分解 (Eqn. (729))。
- 纤维悬浮液
- 纤维增强聚合物复合材料流广泛用于各种聚合物熔体过程，如拉伸、喷射和压模。通常，在纤维悬浮液中，流场改变纤维的方向；同时，纤维的存在（及其平均方向）改变悬浮液的应力响应。Simcenter STAR-CCM+ 可以将纤维悬浮液模拟为单向或双向耦合。在单向耦合模拟中，可以根据局部流场预测纤维方向；但在这种情况下，假定纤维的存在及其平均方向不会改变悬浮液的应力响应。相比之下，在双向耦合模拟中，纤维与流场变量相互作用，同时流场改变纤维方向。双向耦合模拟（预测纤维方向并发生纤维悬浮液流变）仅适用于广义牛顿流体。对于粘弹性流体，只有单向耦合（仅预测纤维方向）可用。
- 化学流变学
- Simcenter STAR-CCM+ 提供了化学流变学模型，模拟因基础固化过程而更改其流变属性的流体行为。固化广泛用于不同行业的各种产品制造，包括橡胶、复合材料、电子产品和包装。例如，生橡胶是力学性能极弱的软材料。因此，它将在模具中固化。此过程称为硫化。在硫化过程中，注射周期内由未固化橡胶和固化剂组成的复合物将填充模具型腔。然后将该复合物加热到开始固化的温度。在固化阶段，将发生不可逆反应，产生三维分子网络，柔弱材料已转换为弹性较强的产物。