STAR CCM+中包括两种流动求解器:
关于分离和耦合流动求解器:
分离流求解器以顺序方式求解质量守恒方程和动量守恒方程。对求解变量U、V、W、P依次迭代求解非线性控制方程。分离求解器采用压力-速度耦合算法,通过求解场修正方程来满足速度压力的质量守恒约束。由连续性方程和动量方程构造压力校正方程,通过对压力进行校正,求出满足连续性方程的速度场。这种方法也称为预测-校正方法。压力作为一个变量由压力校正方程得到。
STAR-CCM+提供了两种压力-速度耦合算法:
PISO与SIMPLE算法的比较:
PISO算法适用于对流Courant数较小的瞬态问题。因此,对于可以使用大时间步长的问题中(例如获取稳态解),可以使用SIMPLE算法;但是对于需要使用小时间步长和更高时间精度的问题,使用PISO算法。
分离求解器源于恒密度流。虽然它可以处理轻微的可压缩流动和低瑞利数的自然对流,但不适合于激波捕捉、高马赫数和高瑞利数的应用。
在耦合流动求解器下,连续守恒方程和动量守恒方程以耦合的方式求解,即它们作为方程的向量同时求解。由动量方程得到速度场。由连续性方程计算压力,由状态方程计算密度。
耦合模型采用(伪)时间推进法求解耦合方程组。该方法的一个优点是其对求解具有主导源项(如旋转)的流动时而非常稳定。耦合求解器的另一个优势为CPU时间尺度与网格数量成线性比例,换句话说,收敛速度不会因为网格加密而急剧降低。
该模型还可以用可选的AUSM+格式来计算无粘通量,这可为各种情况提供优势。
耦合能量模型是耦合流动模型的扩展,这两个模型结合使用可以同时求解质量、动量和能量守恒方程。该模型在求解可压缩流动及具有主导源项(如浮力等)的流动非常稳定。
由于耦合流动和耦合能量模型所使用的控制方程的预条件形式,因此从不可压缩流动到超音速流动,收敛速率与马赫数无关。
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