物理

流体力学

材料

热传递

Simcenter STAR-CCM+ 能够模拟液体和固体材料的所有热传递模式。

• 传导
• 对流
• 辐射（具有视角因子的灰色和多波段表面至表面 (S2S) 模型、表面和体积光子 Monte Carlo 模型、太阳能负载模型、针对参与媒介的离散坐标方法 (DOM) 或 P1）

湍流

Simcenter STAR-CCM+ 为不同流体行为建模提供各种湍流模型。

雷诺平均纳维－斯托克斯 (RANS) 模型

• Spalart-Allmaras（标准）
• K-Epsilon（标准、可实现、两层、低雷诺数、椭圆混合和滞后椭圆混合）
• K-Omega（标准和 SST）
• 尺度解析混合 (SRH) 湍流模型

雷诺应力传输模型

• 线性压力应变（标准和两层）
• 二次压力应变
• 椭圆混合

大涡模拟

• 亚网格尺度模型（Smagorinsky、动态 Smagorinsky 和 WALE）
• 复合湍流初始条件和边界条件

分离涡模拟（延迟和改进延迟）

• SST K-Omega
• Spalart-Allmaras
• 椭圆混合

LES 和 DES 的初始和边界条件

• 合成湍流
• 各向异性线性力 (ALF)

层流湍流过渡

• 用户自定义的湍流抑制
• Gamma ReTheta 模型
• Gamma 模型

关联模型

• 温度热通量模型
• 壁面处理（高 y+、低 y+ 和全 y+）

多相流体（欧拉描述）

Simcenter STAR-CCM+ 提供解决模拟中不同液相问题的多相求解器。

欧拉多相 (EMP) 分离流

• 为每个相求解不同的守恒方程
• 支持的相类型包括气体、液体和颗粒（粒状）
• 支持相间能量、动量和质量传递
• 捕捉同一模拟中不同区域的多流态模型
  • 离散相 – 一相离散入另一相的气泡/液滴
  • 大界面 – 已求解自由表面
  • 对称/混合 – 连续相和离散相之间没有明确的区别
• 颗粒相模型：颗粒压力、颗粒温度传输
• 总体平衡模型：S-Gamma 或 A-MUSIG
• 单组分晶体增长
• 壁面和总体沸腾
• 相级湍流建模
• 相化学反应
• 自适应时间步

流体体积 (VOF)

• 求解单集合守恒方程加一个体积分数方程
• 跟踪不混溶流体之间的自由表面
• 高分辨率界面捕获 (HRIC) 方案
• 相变过程：蒸发和冷凝、沸腾、气溶解、融化与凝固
• VOF 到拉格朗日求解过渡（混合方法）

• 壁面-边界相

液膜模型

• 求解表面上的薄膜流
• 通过用户初始化、边界喷射或来自其他相的碰撞形成膜
• 边缘或波剥离
• 相变过程：蒸发和冷凝、沸腾、融化与凝固。包括 UNIFAC 蒸发
• 与网格变形相结合从冻结薄膜进行质量转移，以模拟积冰

离散多相 (DMP)

• 使用单向或双向耦合的欧拉方式求解离散相的轻量级方法
• 可以形成液膜或根据液膜成形
• S-Gamma 模型：预测离散相的液滴/气泡尺寸分布

混合多相流 (MMP)

• 对混合物流体进行建模的简化多相模型
• 通过假定混合物是均匀的单相系统来减少计算量
• 支持较大液滴到拉格朗日的较大交界面跟踪和转换

多相流体（拉格朗日描述）

拉格朗日模型可以模拟各种流动过程，涉及气体或液体连续相导致的固体颗粒、液滴或气泡（称为离散相）的传输。

拉格朗日多相

• 颗粒运动方程：曳力、压力梯度、虚拟质量、重力和体积力
• 多组分液体和固体颗粒
• 热和质量传递，包括 UNIFAC 蒸发
• 碰撞侵蚀
• 雾化和破裂
• 碰撞与聚结
• 被动标量相互作用
• 质量传递自/至 VOF 相
• 库仑力

离散元法 (DEM)

• 模拟大量互动离散对象
• 颗粒运动方程 — 对颗粒的旋转求解
• 颗粒与颗粒接触以及颗粒与边界相互作用的模型
• 颗粒粘结与破裂
• 球体、圆柱体、胶囊、多面体、复合颗粒、簇颗粒或粗糙颗粒
• 颗粒与颗粒、颗粒与边界，以及颗粒和连续相的热传递
• 颗粒磨损和冲击磨损导致的壁面侵蚀
• 对于不受液相显著影响的颗粒，无网格区域

将颗粒引入拉格朗日相的喷射器

• 点、部件和表面
• 表格
• 尺寸分布功能
• 空心和实心锥体（不包括 DEM）
• 压力漩涡（不包括 DEM）
• 栅格（仅适用于 DEM）
• 随机（仅适用于 DEM）

平滑颗粒流体动力学

用于动力系统润滑的 SPH

• 不需要体网格
• 对瞬态动量驱动流建模
• 优化了可扩展性，每核可多达 8,000 个颗粒
• 包含入口边界条件
• 与 DFBI 运动学求解器兼容

网格自适应

运动

反应流体

Simcenter STAR-CCM+ 可以提供模拟化学过程的模型，涉及燃烧、聚合和其他化学反应。

燃料类型

• 固体、液体、气体

反应类型

• 预混、部分预混和非预混燃烧
• 一般气相化学
• 液液化学
• 相间反应
• 表面反应
• 颗粒反应和煤燃烧
• 聚合

反应和燃烧模型

• 小火焰
  • 小火焰生成流形模型 (FGM)
    • 层流火焰速度制表
  • 稳态层流小火焰 (SLF)
  • 化学平衡
  • 火焰传播模型
    • 拟序火焰模型 (CFM)
    • 湍流火焰速度封闭模型 (TFC)
    • 增厚火焰模型
• 反应组分传输
  • 复杂化学
    • 层流火焰概念
    • 涡耗散概念
    • 增厚火焰模型
    • 湍流火焰速度封闭模型 (TFC)
    • 化学平衡的松弛
  • 涡破碎模型 (EBU)
    • 标准或混合 EBU
    • 结合时间尺度
    • 仅动力学
    • 增厚火焰模型
  • 漩涡接触微观混合 (ECM)

额外的模型

• 氮氧化物排放
• 碳烟排放
• 1D 反应通道
• 火花点燃
• 燃烧室反应器网络
• 具有热声学 n-tau 的声学模态求解器

固体力学

Simcenter STAR-CCM+ 为解决固体力学、流体结构相互作用、热传导以及热应力问题提供积分有限元求解器。

• 静态、动态和准静态分析
• 动态分析的自适应时间步
• 具有完整和改进牛顿矩阵更新的线性和非线性几何
• 3D 线性和二次固体元素：六面体、四面体、楔形体和棱锥体
• 各向同性、正交各向异性和各向异性线性弹性体材料；超弹性和弹塑性材料
• 瑞利阻尼
• 点和表面的负载和约束；体负载
• 来自映射或计算温度场的热应力
• 循环对称边界条件
• 共形和非共形网格的粘接和无摩擦小滑动接触
• 单向和双向流体结构相互作用 (FSI) 与添加的质量预处理器
• 接触建模：具有无限刚性平面和刚性部件的无摩擦接触
• 正则模态分析（线性和非线性）

伴随求解器

电化学

Simcenter STAR-CCM+ 的电化学模型支持整个化学和电化学反应过程的离子传输研究。

• 流体和固体中的离子传输，包括库仑效应
• 边界和界面处以及相位多孔介质中的表面电化学反应和加热
• 大量离子化学反应
• 锂离子电池电芯的 3D 微结构模型
• 电镀层

等离子体

Simcenter STAR-CCM+ 包括电子传输，为冷、低温等离子体研究提供支持。

• 电子传输和能量
• 离子传输
• 反应率

电磁

Simcenter STAR-CCM+ 包含求解电场和磁场的电势和磁势模型。

• 低频电动力学
  • 电流、永磁体和励磁线圈产生的磁场
    • 选择有限元迭代求解器或有限体积求解器
    • 用于快速轴对称和 2D 计算的横向磁模式
  • 电流分布
  • 具有谐波时间依赖性的磁场
• 静电
• 空气间隙网格重构
• 电路编辑器（可视）
• 多物理场关联
  • 电阻加热
  • 磁流体动力
  • 洛仑兹力的 3D 固体应力

气动声学

Simcenter STAR-CCM+ 气动声学模型可以预测液体系统的噪声产生。

• 宽带噪声源模型
  • Curle、Goldstein 轴对称和 Proudman
• 声扰动方程 (APE) 求解器
• 使用 Ffowcs Williams-Hawkings 的远场传播
• 时间频率域分析工具，包括 FFT、过滤器和光谱数据
• 用于不可压缩流体中声音生成和传播的 Lighthill 波模型

计算流变