映射接触交界面

映射接触交界面是流体/固体和固体/固体边界之间的间接交界面类型，允许存在非共形网格。

此交界面类型是接触交界面类型的变型，适用于间接交界面。映射接触交界面依赖于交界面边界各面之间的间接关联，用于数据映射器，而不是用于直接交界面的压印连接。

映射接触交界面在网格划分过程生成的体网格上创建。从两个边界创建交界面时，会自动添加两个新的交界面边界。创建此交界面的原始边界不会被破坏。

原始边界的每个面与对面边界上一组面使用基于接近值的算法相关联。原始边界上所有面的关联性都已处理后，各个面被划分到关联的面集和取消关联的面集中。

关联的面集迁移到交界面边界上，而不关联的面集将保留在原始边界上。这类似于创建直接交界面，不同之处在于此过程不会产生任何新的面。

映射接触交界面的主要优点在于，它允许整个交界面上存在非共形网格。此类网格适用于各交界面边界网格具有不同分辨率的情况。例如，与求解流体域中的边界层相比，固体区域的导热需要较粗的网格。由于无需压印，此方法既可保留最初创建的高质量网格，还可以减少所生成的面数。此方法的额外好处是面梯度的计算更精确，网格可视化质量更好。此方法还可更好地适应接触面两侧几何特征解析不均等的情况。压印可能会遗留更多非相交面，而此技术可以更稳健地在对面边界上找到关联面。

将映射接触交界面的边界附加至应用了重叠方法的区域时，整个交界面的数据仅在处于活动状态的网格单元面与交界面另一侧的边界面之间交换。当边界网格单元面的关联网格单元处于活动状态时，边界网格单元面也视为处于活动状态。重叠区域的不活动网格单元不参与交界面数据交换。

映射接触交界面具有属性、条件、值和弹出菜单。

映射接触交界面属性

可使用下列属性调整映射接触交界面节点的指定。

边界-0
表示交界面的“固定”侧（只读）。
边界-1
表示交界面的“自适应”侧（只读）。

边界 1 中的节点将投影到边界 0 上。可以通过右键单击操作反转方向来交换方向。

类型
定义交界面类型。必须设为映射接触交界面。
拓扑
定义交界面之间的连接类型。只能使用间接类型。
连接
定义交界面两侧的边界如何连接。只能使用映射连接。

映射接触交界面条件

以下物理条件取决于在物理连续体中处于活动状态的物理模型。

能量耦合选项
指定整个交界面上能量方程的隐式或显式耦合。隐式是默认选项。显式选项会导致跨两个交界面边界映射热场。仅当交界面连接流体和固体区域时，能量耦合选项的显式方法才可用。请参见显式能量耦合热边界条件。
  • 对于有限体积流体能量模型与有限体积固体能量模型的耦合，当流体侧和固体侧上的时间尺度类似时，使用隐式。如果它们差别很大，使用显式。
  • 对于有限体积流体能量模型与有限元固体能量模型的耦合，使用显式。
  • 对于液膜壳区域与固体区域的耦合，仅可使用显式选项。
  • 当流体侧网格和固体侧网格之间存在相对网格运动时，使用隐式选项的接触交界面和映射接触交界面处的网格在每个时间步自动重置。而使用显式选项的映射接触交界面处的网格不会重置。因此，即使跨交界面的相邻交界面边界面由于网格运动而彼此远离，也会被视为与交界面初始化期间相同。如果满足以下条件，则在映射接触交界面处会存在相对网格运动：
    • 交界面任一侧的区域具有不同的运动指定 > 运动属性值。
    • 交界面任一侧的连续体具有不同的运动始终活动属性值。
能量源选项
为交界面提供能量源选项。
  • 无 - 不指定能量源。
  • 热通量 - 指定用户自定义热通量，单位为 W/m2。
  • 热源 - 指定用户自定义热源，单位为 W。
机械相互作用
指定两固体区域之间的接触类型。
  • 粘接 - 接触表面发生连续位移。如果各固体区域材料不同，则整个材料交界面上保留应变间断点。
  • 无摩擦小滑动 - 接触面之间可贴着彼此自由滑动，但禁止在交界面的法向上运动。接触交界面处的剪切应力等于零，法向力相等且方向相反。
热耦合指定
适用于固体/固体交界面。指定如何跨交界面传递温度场。
  • 解耦 - 禁用交界面任一侧的温度场，以防止通过交界面传递温度信息。
  • 理想传导 - 确保整个交界面的温度场连续。
  • 热阻 - 用于为交界面定义非零的正热阻（Eqn. (1672) 中的 R ）。如果接触热阻比块状固体的导热率小一个数量级，求解将接近理想导热求解。如果接触热阻比块状固体的导热率大一个数量级，求解将接近非耦合求解。
此条件支持共形和非共形网格以及周期交界面拓扑。

显式能量耦合热边界条件

当能量耦合选项设为显式时，将在两个交界面边界上应用以下条件：

  • 流体交界面边界：温度热边界条件
  • 固体交界面边界：对流热边界条件

在区域 > [区域] > 边界 > [映射接触边界] 中查找每个条件。

显式能量耦合热边界物理值
以下边界物理值根据为固体交界面边界（适用于环境温度和热传递系数）或流体交界面边界（适用于静态温度）选择的平均时间选项自动进行设置。分布法将相应值从交界面另一侧的交界面边界映射至此交界面边界。
平均时间选项
设置在跨显式映射的交界面边界进行映射之前是否进行平均时间操作，如要进行此操作，还需设置平均操作的类型。

当映射接触界面下的能量耦合选项设为显式，并且为一个连续体选择了非稳态时间模型时，平均时间选项将可用于两个相关交界面边界。

选项 对应值节点
瞬时

不求平均时间（默认）

 无。
滑动窗平均值

指定数量的先前样本的映射场的时间平均值。

 滑动平均时间参数
滑动样本窗口大小
要求平均值的样本数。
采样时间差
用于计算平均值的样本相差的最短时间。
运行平均值

样本在指定采样延迟时间后的映射场的时间平均值。

 运行平均时间参数
采样延迟
样本收集开始前（用于求平均值）的最短时间，以避免初始瞬态。

注意，每次将交界面一侧的时间平均值映射到交界面另一侧时，都会重置这些平均值。

如果流体侧网格和固体侧网格之间存在相对网格运动，则将在每个时间步重置接触界面或具有隐式能量耦合选项的映射接触交界面。但是，具有显式能量耦合选项的映射接触交界面不会在这些条件下重置。即使跨交界面的相邻边界面因运动而发生更改，跨交界面的热场映射也将使用初始化期间设置的边界面到边界面的相同映射。

环境温度
为固体交界面边界自动设置。不直接映射值，而是使用热传递系数以及映射参考温度（适用于不求平均时间的情况）或者映射平均参考温度（适用于求平均时间的情况），它们基于 Boundary Heat Flux(边界热通量) 和热传递系数的映射值计算得出。
热传递系数
为固体交界面边界自动设置。选择了层流模型时，使用映射局部热传递系数方法（适用于不求平均时间的情况）或映射平均局部热传递系数方法（适用于求平均时间的情况）。
选择了湍流模型时，默认值设为映射指定 Y+ 热传递系数方法（适用于不求平均时间的情况）或 Mapped Averaged Specified Y+ Heat Transfer Coefficient(映射平均指定 Y+ 热传递系数) 方法（适用于求平均时间的情况）。此设置可更改为映射局部热传递系数方法（适用于不求平均时间的情况）或映射平均局部热传递系数方法（适用于求平均时间的情况）。
静态温度
为流体交界面边界自动设置。使用映射温度方法。

映射接触交界面值

以下一些物理值取决于在物理连续体中处于活动状态的物理模型。
映射交界面容差
激活搜索算法并指定算法用于查找相邻单元网格的容差。
  • 接近检查 - 激活时，执行最小接近值检查。
  • 最小接近值 - 与目标网格单元的相对距离（基于网格单元尺寸）。1 相当于 100%。
  • 法向检查 - 激活时，执行法向检查。
  • 最小角度 - 源/目标面法线之间的角度（度）。最小角为 0 时，两条法线指向同一方向；最小角为 180 时，两条法线指向彼此。
对于基于接触的交界面，可以为分配给交界面的每个接触单独设置这些属性。要指定每个接触或每组接触的容差，激活根据部件子组指定属性。为映射交界面按接触设置值的过程与为直接交界面按接触设置值的过程类似。有关更多信息，请参见调整交界面相交容差。
接触热阻
交界面导热的热阻值。它作为标量分布输入。适用于固体/流体交界面或固体/固体交界面（如果热耦合指定设为热阻）。
如果使用场函数定义该值且场函数的忽略边界值属性已激活，则使用由交界面边界-0 属性所标识的边界旁的网格单元的数据来计算此函数。
  • 维度 - 以 m 2 ⋅ K / W 或类似单位指定热阻。只读。
  • 方法 - 从常数、场函数、表或用户程序中指定输入方法类型。
热通量
指定单位面积热传递量。此选项在能量源选项设为热通量时激活。
  • 维度 - 以 W/m2 或类似单位指定热通量。只读。
  • 方法 - 从常数、场函数、表或用户程序中指定输入方法类型。
热源
指定热传递量。此选项在能量源选项设为热源时激活。
  • 维度 - 以 W 或类似单位指定热源。只读。
  • 方法 - 从常数、场函数、表或用户程序中指定输入方法类型。
插值模板
指定 Simcenter STAR-CCM+ 用于连接交界面两侧的网格面的方法：
  • 压缩 - 此方案通过在交界面的另一侧查找面的最近邻来构建连接映射。此方案包括可将额外的面添加到该模板的对称指定步骤（即，若边界 0 上的面看到边界 1 上的面，则边界 1 上的面也会看到边界 0 上的面）。创建连接映射后，面的面积比用于定义插值权重。
  • 压印 - 此方案通过在交界面的另一侧查找与某个面重叠的所有面来构建连接映射。

与压缩方法相比，压印方法可以建立更好的连接，因而可以更准确地强制执行交界面处的物理条件。但是，压缩模板对网格不规则性更为宽容，而压印过程在网格质量较差时可能会失败。

场函数

映射接触交界面会激活场函数，这些场函数可用于评估交界面处的相交质量：

Mapped Facet Count(映射面计数)
指示相对边界的多少个面被标识为连接。适用于参与映射交界面的所有边界。对于映射交界面边界，可以通过在表示 > 体网格 > 有限体积区域 > [区域] > 边界 > [边界] 下选择相应的边界节点来可视化连接总数。
Mapped Facet Area Match(映射面面积匹配)
指示合作伙伴面的重叠面积之和与当前面的面积之间的比率。如果值接近 1.0，则表示交界面初始化有效。对于部分重叠的面，此值可能与 1.0 存在较大偏差。