分离流求解器

分离流求解器可按顺序求解质量和动量的守恒方程。对于如 u 、 v 、 w 和 p 等求解变量，将以迭代方式逐个求解非线性控制方程。

分离流模型的求解器使用压力-速度耦合算法，其中将通过求解压力校正方程满足对速度场的质量守恒约束。压力校正方程基于连续性方程和动量方程而构建，以便通过校正压力寻找满足连续性方程的预测速度场。此方法也称为预估校正法。可通过压力校正方程获得作为变量的压力。

Simcenter STAR-CCM+ 提供两种压力-速度耦合算法：

PISO 与 SIMPLE 对比：

  • 尽管这两种算法具有相同的时间精度级别 [259]，但对于短时间步，PISO 比 SIMPLE 速度更快。
  • PISO 不适用于长时间步的情况，在该情况下，组合 CFL 会高至远超过 10，而 SIMPLE 仍旧保持稳定。
  • 随着时间步长增加，SIMPLE 将失去瞬态求解的时间精度。但是，SIMPLE 仍可以通过使用较大的时间步长，获得精确的稳态求解（如果存在）。
PISO 算法适用于对流库朗数较少的瞬态情况。因此，在可以使用大时间步长的情况中使用 SIMPLE，例如在获取稳态求解时，而对于要求使用小时间步长且时间精度要求较高的问题，则使用 PISO。

该分离求解器在恒密度流中有自己的根。虽然它可以处理轻微可压缩流和低瑞利数自然对流，但不适用于激波捕捉、高马赫数和高瑞利数应用。