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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。
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。
内燃机参考
本节提供了所有内燃机模型的参考资料，其中包括属性、子节点、场函数和其他模型特定设置。
ECFM-3Z 模型参考
ECFM-3Z 模型是一种内部燃烧模型，能够模拟内燃机的现代机制所特有的复杂湍流混合、火焰传播、扩散燃烧和污染物排放。还可将该模型用于多喷射环境中的缸内分析和多循环模拟。
ECFM-3Z 后期火焰方案模型参考
燃烧气体中存在的任何组分都可能经历进一步的反应，可通过 ECFM-3Z 后期火焰方案模型对这些反应进行建模。

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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。
- 转换
  术语转换指边界层中层流到湍流的转换现象。转换模型与湍流模型一起使用可以预测湍流边界层中的转换开始。
- 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。
  - 内燃机参考
    本节提供了所有内燃机模型的参考资料，其中包括属性、子节点、场函数和其他模型特定设置。
    - ECFM-3Z 模型参考
      ECFM-3Z 模型是一种内部燃烧模型，能够模拟内燃机的现代机制所特有的复杂湍流混合、火焰传播、扩散燃烧和污染物排放。还可将该模型用于多喷射环境中的缸内分析和多循环模拟。
      - ECFM-3Z 后期火焰方案模型参考
        燃烧气体中存在的任何组分都可能经历进一步的反应，可通过 ECFM-3Z 后期火焰方案模型对这些反应进行建模。
    - ECFM-CLEH 模型参考
    - 表生成器参考
      可以使用 Simcenter STAR-CCM+ 表生成器为 ECFM 模型创建表。可以使用 LFS 表生成器为复杂化学模型创建表。各种表也可从 Siemens 支持中心下载。
    - 指定燃烧率模型参考
      指定燃烧率模型使用指定的函数在内燃机气缸中对每个曲柄角度施加平均燃烧质量分数。
    - 条件焓模型参考
      条件焓模型用于求解未燃烧气体中的条件静焓。条件焓模型还可求解用于计算未燃温度的未燃烧焓变化。
    - 燃料饱和分布模型参考
      燃料液滴在整个电池单元中蒸发和均匀混合之前，蒸发的燃料最初紧紧围绕在燃料液滴附近。燃料饱和分布模型使用燃料质量分数分布来解释电池单元中燃料质量分数的初始不均匀分布情况。
    - 火花点燃模型参考
      此参考资料介绍在 Simcenter STAR-CCM+ 中对内燃机建模时可用的点燃物理模型。
    - 自动点燃模型参考
      本部分提供了两个自动点燃模型，用来计算点燃延迟并确定自动点燃时间，即标准和 TKI。
    - 火焰表面密度传输模型参考
      采用火焰表面密度传输模型对火焰传播率进行建模。
    - 氮氧化物松弛法 (NORA) 模型参考
      氮氧化物松弛法 (NORA) 模型是一个与 ECFM-3Z 和 ECFM-CLEH 模型结合使用的氮氧化物预测模型。
    - RNG K-Epsilon 模型参考
      RNG K-Epsilon 模型是双方程湍流模型，它可对湍动能 $k$ 和湍流耗散率 $ε$ 的输运方程进行求解，以确定湍流涡粘度。
- 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
  通过 Simcenter STAR-CCM+ 中的动态流体相互作用 (DFBI)，使用已定义的机械和多物理场相互作用（流、DEM、固体应力、EMAG）产生的位移和旋转来模拟一个或多个 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。
- 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。
- 电路
  电路是指互联的电气组件（如电池、电源、电阻器和电感器）形成的回路。
- 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。
- 铸造
  铸造模拟通过使用 VOF 模型的瞬态多相模拟进行凝固的模拟。共轭传热在凝固熔化状态和固体成模之间应用。
- 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。

ECFM-3Z 后期火焰方案模型参考

燃烧气体中存在的任何组分都可能经历进一步的反应，可通过 ECFM-3Z 后期火焰方案模型对这些反应进行建模。

ECFM-3Z 模型包含两个可用的后期火焰方案模型选项：

ECFM-3Z 后期火焰方案模型
在下面的参考资料中介绍。
用户自定义 ECFM-3Z 后期火焰方案模型
用于手动考虑后期火焰方案反应，无需设置 ECFM-3Z 后期火焰方案模型所提供的参数。

表 1. ECFM-3Z 后期火焰方案模型参考
理论	请参见后期火焰和排放模型。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > ECFM Post Flame Models(ECFM 后期火焰模型)
节点路径示例	连续体 > 物理 1 > 模型 > ECFM-3Z 后期火焰方案
要求	Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder（打开单独加载项）材料：多组分气体空间：三维反应期：反应 StarIce：气缸内 StarIce：气缸内燃烧 In-Cylinder Models(气缸内模型)：ECFM-3Z
属性	关键属性包括：冻结后期火焰化学、后期火焰子步选项和后期火焰子步。请参见 ECFM-3Z 后期火焰方案模型属性。
激活	模型控制（子节点）	化学平衡自由基组分、后期燃料氧化、氧化动能、ECFM-3Z 碳烟。

ECFM-3Z 后期火焰方案模型属性

冻结后火焰化学: 激活时，将停用后火焰化学。
后火焰分步选项: 激活时，启用后火焰化学反应的子步时间步。请参见后期火焰和排放模型。
后火焰分步: 用于后火焰化学反应的子步时间步。

化学平衡自由基组分

截止温度: 在该温度以下未评估反应。

后期燃料氧化

速率比例因子: 燃料氧化 EBU 速率比例因子。

氧化动能

Coefaf: Eqn. (3895) 中反应的正向速率的指前因子。
Coefab: Eqn. (3895) 中反应的反向速率的指前因子。
截止温度: 在该温度以下未评估反应。

ECFM-3Z 碳烟

Asf: Eqn. (3900) 中的碳烟生成指前因子 $A_{s f e r c}$ 。
Tsf: Eqn. (3900) 中的碳烟形成温度 $T_{s f e r c}$ 。
rhoS: Eqn. (3901) 中的碳烟密度 $ρ_{s o o t}$ 。
DS: Eqn. (3901) 中的碳烟直径 $D_{s o o t}$ 。