GT-SUITE 协同仿真

Simcenter STAR-CCM+ 可与 GT-SUITE（来自 Gamma Technologies 的多物理场模拟工具）进行双向协同仿真。 GT-SUITE 为工程系统（例如，发动机、车辆和热工-水力网络）的设计和分析提供了一个建模架构。

在协同仿真期间，GT-SUITE 可驱动整个一维系统模拟，而 Simcenter STAR-CCM+ 则可对需要三维分析的组件内的流体进行建模。 例如，可以使用 Simcenter STAR-CCM+ 对进气歧管建模，进气歧管是在 GT-SUITE 中设计的发动机分析的一部分。

协同仿真交界面

在 GT-SUITE 中，可以使用以下对象定义协同仿真交界面：
  • CFD 组件 — 表示使用 Simcenter STAR-CCM+ 以 3D 形式建模的组件。
  • CFD 交界面 — 标记 GT-SUITE 和 Simcenter STAR-CCM+ 之间的 1D/3D 交界面。
  • CFD 连接 — 在 1D/3D 交界面上定义物理条件和值。
在 Simcenter STAR-CCM+ 中，使用协同仿真区域将相关边界与 GT-SUITE 耦合。 每个协同仿真区域会以独特的方式将 GT-SUITE CFD 连接与 Simcenter STAR-CCM+ 边界关联。

协同仿真区域与 CFD 连接的编号和名称必须匹配。

交换场

协同仿真支持 CFD 连接（CFDFlowConn 或 CFDFlowConnBeta 连接）和类型为质量流量入口、速度入口或压力出口的 Simcenter STAR-CCM+ 边界之间的耦合。

CFD 连接和耦合的 Simcenter STAR-CCM+ 边界之间交换的场取决于以下内容：
  • Simcenter STAR-CCM+ 边界类型
  • 为 CFD 连接定义的 GT-SUITE CFD 交界面条件
Simcenter STAR-CCM+ 边界类型 GT-SUITE CFD 连接 GT 施加的 GT-SUITE CFD 交界面条件 从 GT-SUITE 导入 导出至 GT-SUITE
速度入口 CFDFlowConn 流体（速度或质量流率）
  • 速度
  • 静压力
CFDFlowConnBeta Flow (CFD imposes GT pressure): Velocity(流体 (CFD 施加 GT 压力)：速度)
质量流量入口 CFDFlowConn 流体（速度或质量流率）
  • 速度
  • 密度
  • 静压力
CFDFlowConnBeta Flow (CFD imposes GT pressure): Velocity(流体 (CFD 施加 GT 压力)：速度)
Flow (CFD imposes GT pressure): Mass Flow Rate(流体 (CFD 施加 GT 压力)：质量流率)
  • 质量
压力出口 CFDFlowConn 压力 根据流向，为以下任一项：
  • 静压（当流体离开 Simcenter STAR-CCM+ 边界时）
  • 总压力（当流体进入边界时）
  • 速度
CFDFlowConnBeta Pressure (CFD imposes GT velocity)(压力 (CFD 施加 GT 速度))
压力（CFD 施加 GT 质量流量）
  • 质量

在质量流量入口边界中，Simcenter STAR-CCM+ 可应用根据已导入的场（速度和密度或质量）计算得出的质量流率。

根据流向，Simcenter STAR-CCM+ 还会导入或导出以下场（无论耦合边界和 CFD 连接类型如何）：
流向 从 GT-SUITE 导入 导出至 GT-SUITE
进入 Simcenter STAR-CCM+ 边界
  • 温度
  • 质量分数
 --
离开 Simcenter STAR-CCM+ 边界 --
  • 温度
  • 质量分数
  • 被动标量

在质量流量入口边界上，Simcenter STAR-CCM+ 可应用根据已导入的静态温度和速度计算得出的总温。 在速度入口边界中，Simcenter STAR-CCM+ 可直接应用从 GT-SUITE 导入的静态温度。

GT-SUITE 和 Simcenter STAR-CCM+ 不会交换湍流值。 湍流值在 Simcenter STAR-CCM+ 中以常规方式在边界级别指定。

将数据发送回 GT-SUITE 之前，Simcenter STAR-CCM+ 会对耦合边界的各相邻采样体积的计算场求平均值，以将三维场转换为一维值。 耦合边界附近出现明显的三维效应时，体积平均非常重要。 当采样体积中的流体近似一维时，协同仿真提供的结果最佳。

GT-SUITE 协同仿真使用显式耦合方案，即：每个时间步交换一次数据。

多组分气体：耦合的材料组分

在 GT-SUITE 协同仿真中，可对单组分气体和液体以及多组分气体进行建模。 对多组分气体进行建模时，GT-SUITE 将在协同仿真中定义流体混合物的组分。 这些组分包括未燃烧组分之间的反应产物生成的未燃烧组分和已燃烧组分。 燃烧产物由成分不同的 13 个组分组成：
  • prod_ar：氩气
  • prod_co：一氧化碳
  • prod_co2：二氧化碳
  • prod_h：单个氢原子
  • prod_h2：氢气
  • prod_h2o：水
  • prod_n：单个氮原子
  • prod_n2：氮气
  • prod_no：一氧化氮
  • prod_o：单个氧原子
  • prod_o2：氧气
  • prod_oh：氢氧化物
  • prod_so2：二氧化硫

可以将 GT-SUITE 组分与 Simcenter STAR-CCM+ 中的对应混合物组分或被动标量关联。 混合物组分表示影响总体流的 GT-SUITE 组分，即非痕量组分。 被动标量表示不影响总体流的 GT-SUITE 组分，即痕量组分。

如上一节所述，组分质量分数在协同仿真交界面处交换。

GT-SUITE 耦合库

为了与 GT-SUITE 进行通信，Simcenter STAR-CCM+ 需要 GT-SUITE 耦合库的双精度位置。 默认情况下，耦合库文件位于：
平台 库文件位置
Linux 系统 [GTIHOME]/[GT-SUITE_version]/GTsuite/bin/linux_x86_64/coupling/libgtlink_dp.so
Windows [GTIHOME]/[GT-SUITE_version]/GTsuite/bin/win64/coupling/gtlink_dp.dll

其中，[GTIHOME] 为 GT-SUITE 安装的路径，[GT-SUITE_version] 为 GT-SUITE 的版本。