场函数插值和交界面 (FV)

背景

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，对于有限体网格，大多数变量都在网格单元中心求解并存储。对于某些边界上的某些物理量，变量还存储在边界面的形心处，例如流入边界上的压力。

边界

对于在边界面上没有存储的物理量，要渲染、绘制或计算边界面上的数据，Simcenter STAR-CCM+ 使用最近邻插值从相邻区域插补网格单元中心数据。

如果要确保正在查看与边界相邻的网格单元形心的数据，必须创建一个用户场函数，它引用现有场函数，但已激活忽略边界值属性。请参见忽略边界值。

交界面

插补场函数时，Simcenter STAR-CCM+ 会认为所有场函数都是整个直接交界面连续的实数值物理量。尽管该假设对大多数相关物理量（如温度和压力）有效，但它不适用于模拟中可用的所有场函数。不连续和积分值场函数的明显示例包括 PartitionId 和 CellPartIndex。在需要插值的位置上可视化或使用积分值场函数时，可能会产生非积分值，尤其是在交界面处。

在下面的简单示例中，两个盒子通过交界面连接。盒子的零部件 ID 分别是 4 和 5。场景显示了在一个未连接的表面以及两个零部件之间的交界面绘制的 CellPartIndex 场函数。单独查看每个体积相邻表面上的函数时，插值的行为与预期一样：CellPartIndex 的值取自相邻的单元。但是，在交界面上查看函数时，CellPartIndex 值为 4.5，因为此值是交界面任一侧的单元值平均值（插值）。

场函数插值是局部运算，对于实数值连续物理量，插值导致的误差与网格质量相关。如果网格变精细，顶点值和单元值之差将减小，局部误差最终缩小为零。但是，因为插值是局部的，所以在比较平滑和非平滑版本时，某些报告可能具有不同结果，即使对于基于网格的物理量以及越来越精细的网格。面积：值总和报告就是一个特定示例。无论网格的精细度如何，此报告都会显示任何网格的平滑和非平滑版本之间的差异。

平滑

在绘图、报告或显示器上激活平滑时，Simcenter STAR-CCM+ 使用一阶法将网格单元中心值插补到顶点，从而平滑场函数值。对于报告，执行计算时使用这些顶点插值，而不是网格单元中心值。如果衍生零部件穿过网格中的单元，则提取（相交）点处场函数的值会从这些顶点值插补，如下图所示：

默认情况下，用于将场函数从单元中心插值到顶点的方法使用所有相邻单元值的无加权平均值。对于用户自定义场函数，可以使用到单元中心的反距离将此方法更改为加权平均值。要使用加权方法，选择自动化 > 场函数下的场函数节点，然后激活其反距离加权属性。请参见使用反距离加权对场函数插值。