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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。
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。
谐波平衡流和能量模型
谐波平衡流和能量模型的工作原理与耦合流体和耦合能量模型类似，且使用隐式谐波平衡求解器。
使用叶片排
可在谐波平衡模拟中对一个或多个叶片排进行建模。首先，在位于谐波平衡流和能量节点内的叶片排管理器中定义叶片排。
叶片排
叶片排表示一个或一组对指定节距内的固定叶片数建模的区域。

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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。
- 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。
  - 设置谐波平衡模拟
  - 谐波平衡模型
    谐波平衡模型由对象树中的谐波平衡节点表示，并在物理模型选择对话框中激活。
  - 谐波平衡流和能量模型
    谐波平衡流和能量模型的工作原理与耦合流体和耦合能量模型类似，且使用隐式谐波平衡求解器。
    - 使用叶片排
      可在谐波平衡模拟中对一个或多个叶片排进行建模。首先，在位于谐波平衡流和能量节点内的叶片排管理器中定义叶片排。
      - 叶片排
        叶片排表示一个或一组对指定节距内的固定叶片数建模的区域。
      - 创建叶片排
      - 设置叶片和节距
        每个节距的叶片节点属性可用于指定节距 $P_{user}$ 和叶片数 $B_{user}$ 。
      - 定义叶片排的区域
        在物理连续体的叶片排管理器中定义完叶片排后，必须将这些叶片排与表示它们的区域关联。可使用位于该区域的物理值文件夹内的叶片排指定节点进行此连接。
      - 选择假想旋转速率因子
        使用考虑所有叶片排作为频率计算选项时，出于计算目的，必须为每个叶片排分配不同的频率。
    - 使用模式表
      对于单个叶片排，模式由基频和谐波（即，基频的整数倍）组成。
    - 时间变化选项
      在滞止入口和压力出口边界上，可以指定用于定义时间相关流量的场函数。
  - 谐波平衡湍流模型
  - 定义尾流
    尾流是在滞止入口或压力出口边界上指定的非稳态边界条件。可通过指定滞止入口边界的总压力、总温和液流角以及压力出口边界的静压和静态温度，分别指定压力、温度和速度的稳态值。
  - 谐波平衡颤振运动
    谐波平衡颤振运动用于涉及叶片振动谐波平衡方法的模拟。
  - 隐式谐波平衡求解器
    隐式谐波平衡求解器控制谐波平衡流和能量模型的求解更新。它用于通过耦合代数多重网格法进行隐式积分。
  - 后处理谐波平衡求解数据
    谐波平衡可在时间域（例如在特定时间点）或频率域（例如第二个傅立叶模式的实部分量）内可视化流体变量。
  - 谐波平衡求解视图
    谐波平衡求解视图节点用于控制模拟中所有叶片排的所有选定叶片气道的谐波平衡求解视图的属性。
  - 谐波平衡准则
    本节介绍通常适用于谐波平衡模拟的设置和求解步骤。
  - 谐波平衡场函数参考
    当谐波平衡模型处于活动状态时，可视化中某些场函数的含义可能会受到表示属性值的影响。受影响的场函数是场景、报告或绘图中使用的非稳态或随时间变化的函数，如压力或温度函数。不随时间变化的物理量（例如网格单元索引或最小二乘质量）的可视化不受表示属性的影响。
- 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。

叶片排

叶片排表示一个或一组对指定节距内的固定叶片数建模的区域。

叶片排管理器节点包含所有单独的叶片排节点、滤波模式表节点和用户指定的模式表节点。此节点通过属性进行控制并支持节点操作。

叶片排管理器弹出菜单

使用此弹出菜单可将叶片排对象添加到模拟。


新建	将叶片排添加到模拟。

叶片排管理器专家属性


频率计算选项	指定是使用来自相邻叶片排的干扰还是所有叶片排的干扰来计算叶片排频率。请参见叶片排频率计算。另请参见用户指定的模式表。
	只考虑相邻	只考虑来自相邻叶片排的干扰。
	考虑所有叶片排	考虑来自所有叶片排的干扰。任何两个叶片排之间的相对旋转速率必须为非零值。这一点通过假想旋转速率因子来确保实现。
模式表过滤器选项	指定如何计算所有叶片排中的 $ω^{j}$ Eqn. (5050) 的最大允许频率 $ω_{\max}$ 和 $N^{j}$ Eqn. (5052) 的最大允许节径 $N_{\max}$ 。
	切断	在叶片排管理器节点下，插入切断过滤器节点。使用此节点的切断因数属性可设置最大值 $ω_{\max}$ Eqn. (5051) 和 $N_{\max}$ Eqn. (5053) 的切断因数 $γ$ 。
	上限	在叶片排管理器节点下，插入上限过滤器节点。使用此节点的最大节径和最大频率属性可设置最大值 $ω_{\max}$ 和 $N_{\max}$ 。
假想旋转速率因子	指定将偏移应用于叶片频率的比例常数。默认值为 0.001。请参见选择假想旋转速率因子和假想旋转速率计算。

叶片排节点

叶片排节点表示模拟中的单独叶片排。此节点通过属性进行控制并具有常用菜单项。可以创建、重命名和删除叶片排对象。

为指定叶片数，叶片排节点下提供了“每个节距的叶片”子节点。

叶片排属性


索引	将此叶片排添加到模拟时分配的序号，从 1 开始（只读）。
模式	在频率 Eqn. (5050) 和节径 Eqn. (5052) 的表达式中，在此叶片排中模态索引可采用的最大值。此值随后确定在此叶片排中考虑的非稳态频率数。如果在模拟中更改任一叶片排中的模式数，Simcenter STAR-CCM+ 将在所有叶片排中重新初始化一组新的时间级别求解。此重新初始化操作将保留所有现有节点的调和解。
用户指定的模式	一个表列号。如果将用户指定的表用作模式表，则用户可以使用此字段选择与当前叶片排的模态索引对应的表列。如果模拟中存在多个叶片排，则必须为所有叶片排定义此属性，否则将使用默认滤波模式表。
时间级别	用于对叶片排中的求解进行采样的唯一时刻数（只读）。
频率数	叶片排中的唯一频率数（只读）。
区域	当前叶片排中的区域（只读）。
交界面	当前叶片排中的交界面（只读）。
Unique Positive Frequences(唯一正频率)	叶片排的唯一计算频率列表（只读）。

叶片排专家属性


最大节径	此属性设置最大允许节径，用于限制默认滤波模式表中包含的模式。
最大频率	当前叶片排的最大允许频率，用于限制滤波模式表中包含的模式。