报告总体质量守恒

要计算稳态或不可压缩流体模拟的总体质量守恒，可以创建质量流量报告，并将所有流入边界和流出边界添加为报告的输入零部件。要确保质量守恒准确，理想情况下，在收敛求解状态报告的值为零。

在非稳态可压缩流体中，理论上质量可以在一段时间内在计算域中累积。由于这一事实，对于质量守恒，所有流体边界上的质量流量报告不一定需要为零。相反，理想情况下，以下值在每个时间步结束时为零：

m i m b a l a n c e ( t ) = m i n i t i a l − m ( t ) + ∫ m ˙ i n ( t ) d t − ∫ m ˙ o u t ( t ) d t

其中：

  • m i n i t i a l 为求解域内的初始总质量。
  • m ( t ) 为 t 时求解域内的总质量。
  • ∫ m ˙ i n ( t ) d t 为入口的流入质量流率的积分（随时间推移）。
  • ∫ m ˙ o u t ( t ) d t 为出口的流出质量流率的积分（随时间推移）。
要报告稳态或不可压缩流体的质量守恒：
  1. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 流/能量 > 质量流量。
  2. 选择新创建的报告，然后将零部件设为模拟中的入口边界和出口边界。
    实际上，可以选择模拟中的所有边界（对于非流体边界，值为零），以使质量守恒仍正确报告。
  3. 分析质量流量报告：
    • 要使用当前模拟数据立即进行计算，右键单击报告，然后选择运行报告。

      Simcenter STAR-CCM+ 会将质量守恒写入到输出窗口中。

    • 要跟踪模拟过程中的质量守恒演变情况，右键单击报告并选择根据报告创建监视器和绘图。

      绘图将在图形窗口中打开，并在求解过程中持续更新。

要报告非稳态可压缩流体的质量守恒：
  1. 为域内的总质量创建报告：
    1. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 用户 > 体积积分。
    1. 选择新创建的报告并设置下列属性：
      属性 设置
      场函数 密度
      零部件 在模拟中设置所有流体区域。
    2. 将报告重命名为 Total Mass Inside Domain(域内的总质量)。
      初始化后，运行此报告可获取 m i n i t i a l 的值。在模拟过程中，此报告提供 m ( t ) 的值。
  2. 为瞬时质量失衡创建报告：
    1. 如步骤 1 和 2 中所述，创建质量流量报告。
    2. 将报告重命名为 Instantaneous Mass Imbalance(瞬时质量失衡)。
    3. 右键单击报告，然后选择根据报告创建监视器。
      此操作将创建名为 InstantaneousMassImbalanceMonitor 的监视器节点。
    4. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 度量 > 监视器积分报告。
    5. 选择新创建的报告并设置下列属性：
      属性 设置
      被积函数 InstantaneousMassImbalanceMonitor
      变量 物理时间
    6. 将报告重命名为 Monitor Integral Report on Instantaneous Mass Imbalance Report(瞬时质量失衡报告上的监视器积分报告)。
      此报告以质量单位提供 ∫ m ˙ i n ( t ) d t − ∫ m ˙ o u t ( t ) d t 的值。
  3. 为质量失衡创建报告：
    1. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 用户 > 表达式。
    2. 选择报告并按如下所示设置定义：
      <m_initial>-${TotalMassInsideDomainReport}-${MonitorIntegralReportonInstantaneousMassImbalanceReport}

      在初始化后，将其中的 <m_initial> 替换为 Total Mass Inside Domain(域内的总质量) 报告的值。

      表达式报告中的项的符号基于以下事实：在 Simcenter STAR-CCM+ 中，入口的流入质量流量计算为负值，出口的流出质量流量计算为正值。