本文主要讲解Star CCM + 中连续体与区域的功能解析
在 Star CCM + 软件中,连续体(Continua)和区域(Region)是两个关键的概念,对于准确设置和执行 CFD 计算起着重要作用。
连续体主要用于容纳选定的物理模型。物理连续体被定义为连续且非空间的,这意味着它与之前的几何零部件没有直接的关联。物理连续体中激活的模型能够确定以下几个方面:
需要注意的是,连续体除了物理连续体之外,还存在网格连续体。不过,Star CCM + 目前正逐渐弱化甚至停用网格连续体这一功能,未来将主要通过几何(Geometry)节点下的操作(Operation)节点来进行网格生成,后续会有专门文章详细介绍 Star CCM + 中的网格操作。
当在物理连续体中激活某些模型时,往往还需要激活该连续体中的其他相关模型。例如,一旦物理连续体包含液体或气体,就必须启用流体模型;而当该连续体拥有了流体模型后,还需要进一步选择粘性模型(包括无粘性、层流或湍流)。如果在流体连续体中激活了湍流,那么就必须选择合适的湍流模型。在选择一些物理模型时,如果勾选了 “自动选择模型” 选项,软件会自动进行模型匹配。比如在选择湍流模型时若启用该选项,软件会自动匹配 Realizable 模型。
一个模拟可以包含多个物理连续体,每个物理连续体都有其独特的名称和属性。并且,每个区域都必须与一个物理连续体相关联,反之,每个物理连续体则可以与一个或多个区域相关联。此外,由于连续体和几何零部件没有直接的链接关系,所以可以对常用连续体进行存储以便后续重复使用。具体的存储方法是:首先进行连续体设置(新建模拟,打开连续体节点完成相应设置后保存模拟);然后在需要重用时(运行保存的模拟,导入几何后进行其余环节的设置,利用新名称保存模拟,最后进行计算)。
几何零部件仅仅用于定义组成模型的面、边和节点,而真正用于生成网格并求解物理值的计算域,则是通过区域以及区域节点下的边界和交界面来定义的。
区域是 Star CCM + 中设置边界条件、交接面等计算条件的关键区域。它指的是由边界完全包围的空间中的体积域(在二维情况下则是面积)。需要注意的是,区域并不一定是连续的,例如颗粒区域,它仅由离散表面网格形成,不包含任何体网格。
在一个模拟中,可能会存在多个区域,每个区域都有唯一的名称和属性。通常情况下,固体和流体会被设置为不同的区域,而且根据实际计算的需求,固体和流体都可能被进一步细分为多个区域。
创建区域的方法主要有三种:
当采用将零部件分配给区域的方法时,会弹出相应的界面。在选中需要分配的 Parts 后,需要依次选择区域、边界和交界面的生成方式:
对于区域
对于边界
对于交界面
对于区域和边界的类型,其含义比较直观,而交界面的类型将在后续关于交界面的阐述中详细说明。生成区域后可以发现,区域中的各项内容与几何零部件的内容是一一对应的,这也充分体现了区域是在几何零部件的基础上创建的。