挡板交界面

挡板交界面实际上表示流体中一个或多个固体材料薄片体。默认情况下，挡板对流体是不可渗透的，但对混合物组分可以选择性渗透。还可以通过指定热阻，将通过挡板的热传导考虑在内。

无论区域是否由相同连续体构成，都可以在这些区域之间放置挡板。挡板的厚度无穷小。挡板旁的流体将挡板视为壁面。它应用粘性流中的非滑移边界条件且垂直于挡板的速度分量为零。

膜建模

对于多组分流体混合物的流动，挡板交界面可用于对膜进行建模，该膜对于流体的个体组分是选择性可渗透的。

气体混合物

从挡板第 0 侧到第 1 侧的气体混合物组分

i

的质量通量

\dot{m_{i}}

计算如下：

{\dot{m}}_{i} = L_{i} \cdot Δ f_{i}

(20)

其中：

$L_{i}$ 为气体混合物组分 $i$ 的渗透率，以 kg/(m² s Pa) 为单位。
$Δ f_{i} = {f_{i} |}_{0} - {f_{i} |}_{1}$ 为膜两侧气体混合物组分 $i$ 的逸度差（以 Pa 为单位）。

逸度是气体混合物组分 $i$ 的分压，由以下公式给出：

f_{i} = ϕ_{i} \cdot X_{i} \cdot P

(21)

其中：

$ϕ_{i}$ 为逸度系数。
$X_{i}$ 为摩尔分数。
$P$ 为绝对压力。

对于理想气体，逸度系数等于 1。对于实际气体，逸度系数取决于气体混合物的成分。

液体混合物

从挡板第 0 侧到第 1 侧的液体混合物组分

i

的质量通量

\dot{m_{i}}

计算如下：

{\dot{m}}_{i} = L_{i} \cdot Δ P

(22)

其中 $Δ P = {P |}_{0} - {P |}_{1}$ 为跨挡板的绝对压力 $P$ 的差值，以 Pa 为单位。

热建模

可为共轭传热指定单位面积热阻 $R$ ，作为有效热阻或多层热阻。整个接触交界面的热通量 $\ddot{\dot{q}}$ 与温度差 $Δ T$ 之间的关系由 Eqn. (1648) 给出。要计算挡板的热阻，可使用以下公式：

$\frac{1}{R} = \sum_{j}^{n} \frac{k_{j}}{Δ x_{j}}$

(23)

其中 $k_{j}$ 和 $Δ x_{j}$ 分别为构成挡板的 $n$ 层中各层的导热率和厚度。
如果无需对挡板的热传递进行建模，则不创建挡板交界面。将壁面边界类型（具备绝热条件）分配给所述边界可以实现相同功能。

挡板属性

可使用下列属性调整挡板交界面节点的指定。

几何

指定几何源选项：

边界：交接面是边界模式交界面，通过选择两个边界进行创建。
接触交接面是接触模式交界面，直接通过部件接触进行定义。

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。

联系人

显示部件表面接触。当几何属性为接触时，它显示部件表面接触。几何属性为边界时，它不显示值。

类型

定义交界面类型。必须设为挡板交界面。

拓扑

定义交界面之间的连接类型：

原位 - 使用原位拓扑。
周期 - 使用周期拓扑。
重复 - 使用重复拓扑。

连接

定义交界面两侧的边界如何连接。挡板交界面可选择压印连接类型。压印连接类型表示交界面位于使用有限体积法离散化的区域内。压印过程将创建相交面。

允许每个接触值

用于为每个接触单独定义交界面容差。激活子属性根据部件子分组指定。

注	此属性仅适用于接触模式边界交界面。另请参见：接触模式边界交界面。

闭合相邻网格单元

通过沿公共边修复交界面和侧面之间的网格单元连接创建严密相交。

使用此选项时，基于拓扑的交叉点会添加额外的边来消除两侧之间的间隙，从而减少物理量的寄生振荡。

仅当交界面管理器节点的直接交叉点设为基于拓扑并且交界面的连接为压印时，此属性才可用。

相对运动时重置

激活时，如果两侧之间存在任何相对运动，将重置交界面。
停用时，如果两侧之间的相对运动超出基于最小边长的相对容差时，将重置交界面。

注	仅当交界面的连接为压印时，此属性才可用。

挡板条件

可使用下列属性调整物理条件交界面节点的指定。

挡板组分选项

指定挡板不可渗透，还是对多组分流体混合物的某些组分选择性可渗透。仅当在物理连续体中选择多组分气体或多组分液体并且挡板两侧使用相同的物理连续体时才可用。

不渗透: 流体不能渗透挡板。这是默认设置。
可渗透: 挡板对流体混合物的组分可渗透。此选项可将组分渗透率节点添加到此挡板交界面的物理值中。同时从区域中的两个相应挡板边界移除壁组分选项节点。

隔热板选项

指定挡板是否传导能量。

导电: 通过挡板时发生导热。使用能量模型和挡板交界面或多孔挡板交界面时通常选择此选项。会添加热阻交界面值。
非导热: 通过挡板时不发生导热。

能量源选项

为交界面提供能量源选项。此选项在挡板热选项设为导热时激活。

无: 不指定能量源。
热通量: 指定用户自定义热通量 (W/m²)。
热源: 指定用户自定义热源 (W)。

挡板值

可使用下列属性调整物理值交界面节点的指定。

相交

可用于所有直接交界面，用于控制相交容差。挡板交界面的可用属性包括：

根据部件子组指定: 指定接触模式边界交界面的子分组，以设置独立的相交属性。另请参见接触模式边界交界面和调整交界面相交容差（基于几何的方法）。

剩余属性取决于直接交叉点属性的设置。此属性是对交界面节点设置的（请参见交界面属性）：

基于几何（原有）

此直接交叉点选项用于激活：

几何容差：根据每个节点周围的最小局部边长的一部分，指定自适应节点到固定侧的最大投影距离。有关更多详细信息，请参考调整交界面相交容差（基于几何的方法）。

连接为“压印”的基于拓扑

匹配外边界：激活时，表示交界面边界预计在大尺度拓扑特征上完全重叠。仅当要求交界面的两个边界完全匹配时才可激活此选项。
默认情况下，此属性处于停用状态。
投影容差：最大正交投影距离，以局部元素直径的一部分表示。对自适应侧的节点如何投影到固定侧施加限制。如果两个交界面边界相隔更大的距离，则可以增大投影容差值以获得更少的剩余面。
默认情况下，容差设为 0.2。
角度阈值：最大角度（度），以供交叉点标识从自适应侧映射到固定侧的大尺度特征。要保留较尖锐的特征，指定较小的角度阈值。如果边界网格存在伪缺陷，则可以指定较大的值。
该值默认设为 45 度。

热阻

挡板导热的热阻值。此选项在挡板热选项设为导热时激活。

在“热指定”边界条件设为“环境”时热阻边界值会添加到对象树中。属性：

量纲 - 以 $m^{2} \cdot K / W$ 或类似单位指定热阻。（只读）
方法 - 由常数、场函数、表、用户程序或多层热阻指定输入方法类型。

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。属性：

量纲 - 以 $W / m^{2}$ 或类似单位指定热通量。（只读）
方法 - 由常数、场函数、表或用户程序指定输入方法类型。

热源

指定传递的热。此选项在能量源选项设为热源时激活。属性：

量纲 - 以 $W$ 或类似单位指定热源。（只读）
方法 - 由常数、场函数、表或用户程序指定输入方法类型。

组分渗透率

指定流体混合物组分

i

通过可渗透挡板扩散的的渗透率。Eqn. (20) 中的

L_{i}

。物理 > 条件 > 挡板组分选项节点中的挡板组分选项设为渗透时可用。

方法	对应的物理值节点
常数对所有流体混合物组分使用单一值。可用于非组分选择性膜。	无
复合可用于组分选择性膜。每个组分可以使用不同的指定方法。非恒定场函数可用于对空间膜厚度变化进行建模，这些变化全部与渗透率值结合。渗透率为 0 相当于对各自组分不渗透的膜。	复合 > [组分 1]、[组分 2]...

挡板值：多层阻抗

此热阻值非常有用，例如在模拟导热率不同的多个材料的导热时。此值使用 Eqn. (23) 计算。

此对象在“热阻”边界值中也可用，并在“热指定”边界条件设为“环境”时添加到对象树中。

多层热阻属性

层数

指定挡板内的层数。

每层厚度

设置每层的厚度。逗号分隔的输入值的个数必须与层数匹配。若层数减少，则会移除最后一个值。若添加一层，则会默认附加零值。

每层导热率

通过一系列逗号分隔的值（个数与层数相等）指定导热率。

Simcenter STAR-CCM+ 以如下方式处理这些规范之间的差异：

若导热率输入值个数大于层数，例如有 7 个值而层数为 5，则 Simcenter STAR-CCM+ 使用前 5 个值。
若导热率输入值个数小于层数，例如有 3 个值而层数为 5，则 Simcenter STAR-CCM+ 将剩余层的值视为 0。