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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。
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。
重叠网格
重叠网格用于离散具有以任意方式相互重叠的多个不同网格的计算域。它们最适用于处理可以将几何封闭在重叠区域中并设为不同位置的大型运动以及优化研究。
重叠网格工作流
使用重叠网格的一般工作流涉及下面介绍的步骤。

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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。
  - 重叠网格
    重叠网格用于离散具有以任意方式相互重叠的多个不同网格的计算域。它们最适用于处理可以将几何封闭在重叠区域中并设为不同位置的大型运动以及优化研究。
    - 重叠孔切削
      重叠孔切削过程实质上是网格单元标记过程。一个区域中的孔（主要在背景区域中）是虚拟孔，因为并没有实际移除任何网格单元。它们只是被停用，并且未参与求解过程。此过程在初始化重叠网格交界面时发生。此外，当网格因运动发生变化时（对于非稳态模拟），此过程也会在每个时间步中发生。另请参见：GUID-EA52A744-93FD-4F99-B007-064BDFCAA8BF.html。
    - 重叠网格交界面
      重叠网格交界面将一个重叠区域与背景区域或另一个重叠区域耦合。
    - 重叠网格的自适应网格细化
      自适应网格加密 (AMR) 技术包含适用于重叠网格的内置自适应准则。此准则提供自适应，以匹配较低优先级区域与较高优先级区域之间的网格单元尺寸。
    - 重叠间隙处理
      当移动体的壁面边界相互逼近时，壁面边界之间可能会出现小间隙。在许多应用中，这些小间隙需要特殊处理。
    - 高级重叠概念
      某些重叠应用尤其涉及复杂的几何和运动，需要对通过重叠网格交界面连接的装配区域进行高级处理。
    - 重叠网格工作流
      使用重叠网格的一般工作流涉及下面介绍的步骤。
      - 设置重叠区域
        典型的重叠模拟包含一个或多个与背景区域重叠的重叠区域。但是，如果需要，也可以在没有背景区域的情况下有多个重叠区域。
      - 生成重叠网格
        成功应用重叠网格的关键因素是：背景区域和重叠区域之间的重叠区域上具有尺寸类似且数量足够的网格单元。此重叠区域必须在背景网格和重叠网格中至少包含 4–5 个网格单元层。
      - 创建重叠网格交界面
        重叠网格交界面将一个重叠区域与背景区域或另一个重叠区域耦合。
      - 设置重叠拓扑
        默认情况下，将激活自动重叠拓扑。此选项适用于大多数情况。仅在特定情况下，拓扑算法才会失败，并且必须选择适当的重叠拓扑方法。有关典型的应用场景，请参考重叠拓扑。
      - 设置棱柱层收缩
        如果希望在重叠模拟中将体移动至更接近其他体或壁面，可以激活棱柱层收缩以使构成小间隙的网格单元变形。默认情况下，只有壁面边界处的棱柱网格单元才会收缩。另请参见：棱柱层收缩和棱柱层收缩参考。
      - 设置重叠网格细化
        在重叠模拟中，如果初始网格未对整个运动进行细化，则可以使用 AMR 网格方法来改进重叠网格交界面处的插值。另请参见：GUID-28A739CF-6DE2-4D87-B582-E390B522011C.html。
      - 为非稳态重叠模拟选择时间步长
        重叠模拟的时间步长取决于网格尺寸。
      - 为并行重叠网格模拟激活负载平衡
        在多个核心上并行运行重叠网格模拟时，基于网格的传统域分解可能会导致并行核心之间的 CPU 负载失衡。这种 CPU 负载失衡是由于重叠装配过程造成的，期间导致受体网格单元所在的处理器产生大量计算成本。重叠网格负载平衡可重新平衡域分解，使受体网格单元在并行核心之间最均匀地分布。
      - 强制执行重叠质量守恒
        尽管质量在重叠网格交界面附近不严格守恒，但还有其他方法可减少失衡。要强制对重叠网格法执行质量守恒，必须选择相应的守恒方法。
      - 可视化并分析求解
        在运行模拟时将自动创建重叠网格。可使用两种网格表示来可视化网格：体网格和重叠网格。
      - 重叠网格故障排除
        提供了多个故障排除功能以用于分析重叠网格的质量。
    - 设置重叠网格与液膜
      对于某些应用，它可用于合并重叠网格与液膜。
    - 设置重叠网格与拉格朗日多相流
      将重叠网格与拉格朗日双向耦合组合在一起时，建议激活以下重叠交界面属性：
    - 重叠建模方案
      多个重叠设置根据区域拓扑和运动进行分类，并具有简化的实际应用。
    - 重叠网格方法
      重叠方法包括：
    - 重叠网格参考
  - Morphing
    The morpher motion allows you to account for the effect of moving boundaries on your analysis in a transient simulation.
  - Adaptive Mesh Refinement
    Adaptive Mesh Refinement (AMR) is a dynamic method that refines or coarsens cells based on adaptive mesh criteria as they query the flow solution. Solution quantities are automatically interpolated to the adapted mesh.
  - 常规网格重构
    Simcenter STAR-CCM+ 在物理连续体中提供对模型进行网格重构，当满足特定条件时，将触发网格重构。基于网格质量检查提供内置条件，还可以在网格重构求解器上配置自己的触发器。
- 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。
- 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。

重叠网格工作流

使用重叠网格的一般工作流涉及下面介绍的步骤。

有关重叠示例工作流，可以参考以下教程：

有关应用重叠网格细化 (AMR) 的工作流，请参考以下教程：

轨迹运动：在固定滑轨上对底盘进行浸漆