流体流

Simcenter STAR-CCM+ 可模拟跨多种流态和不同流体类型的内部和外部流体流。它求解常规不可压缩和可压缩流体流的质量、动量和能量守恒方程。

流体流方程

对 Eqn. (654)、Eqn. (656) 和 Eqn. (658) 进行有限控制体积积分时，流体流的控制方程可以写为：
连续性方程
图 1. EQUATION_DISPLAY
∂∂t∫Vρ dV+∮Aρ v⋅da=∫VSu dV
(664)
其中：
  • t 为时间。
  • V 为体积。
  • a 为面积矢量。
  • ρ 为密度。
  • v 为速度。
  • Su 为用户指定的源项。
动量方程
图 2. EQUATION_TITILE
∂∂t⁡∫VρvdV+∮A ρv⊗v⋅da = −∮ApI⋅da+∮AT⋅da+∫VfbdV+∫VsudV
(665)
其中：
  • p 为压力。
  • T 为粘性应力张量。
  • fb 为体力的合力。
  • su 为用户指定的源项。
能量方程
图 3. EQUATION_TITLE
∂ ∂ t   ∫ V ρ E   d V + ∮ A ρ H v ⋅ d a = - ∮ A q ⋅ d a + ∮ A T ⋅ v ⋅   d a + ∫ V f b ⋅ v d V + ∫ V S u d V
(666)
其中：
  • E 为总能量。
  • H 为总焓。
  • q 为热通量。

本构关系

要求解速度场的动量方程，必须使流体的应力张量和速度场之间闭合。存在大量的本构方程，其中包含了流体的不同材料属性，如粘度、一阶和二阶法向应力系数。此外，上述方程组的闭合也需要状态方程，后者也是本构关系。