刚体运动
在仿真中，固体对象的曲面通常是流域中的壁边界。当固体对象或曲面受到动力与机械力以及热效应的作用时，如所受的净力不平衡，则可能会导致主体移动和变形。在流动仿真中，固体对象通常被视为刚体。因此，对于受力不平衡的固体对象，假设它可以线性方式移动 (平移) 和/或以一定角度移动 (旋转)，而不发生任何变形。但是，对于 CFA 计算域，边界移动会导致域发生变化，因此，体积块网格可能会变形，如流动模块中所述。
对于刚体，可通过线动量和角动量守恒直接推导出控制其运动的方程：
• 线动量 (平移)
方程 2.426
• 角动量 (旋转)
方程 2.427
是运动对象的质量；
⃗ 是线性/平移速度；而 
⃗ 是施加于平移主体的总力/净力。在
是惯性矩；
⃗ 是角速度；而 
⃗ 是作用在旋转体上的总扭矩/净扭矩。方程 2.426 和方程 2.427 用于控制固体主体的一般运动，这些运动具有六个自由度 (6-DOF)，其中平移 (3-DOF) 和旋转 (3-DOF) 分别具有三个自由度。Creo Flow Analysis 仅考虑本部分中所述的 1-DOF 平移和旋转。
1-DOF 平移
假设固体主体沿着任意指定的方向 (保持不变) 做线性移动 (由单位矢量 
定义)，则该主体的平移运动将降为一个自由度 (1-DOF)。因此，根据线动量守恒，方程 2.426 将沿着运动方向变成标量方程，因为移动速度和力是由 
表示的：
定义)，则该主体的平移运动将降为一个自由度 (1-DOF)。因此，根据线动量守恒，方程 2.426 将沿着运动方向变成标量方程，因为移动速度和力是由 表示的：
方程 2.428
方程 2.429
方程 2.430
其中，
是沿运动方向 
运动的固体主体上某一关注点处位置矢量 
的大小。在笛卡尔坐标系中，可得
是沿运动方向 运动的固体主体上某一关注点处位置矢量 的大小。在笛卡尔坐标系中，可得
方程 2.431
如果固体主体的质量保持不变，并且展开的力项显式包含施加于主体的所有力，则所得标量线动量方程的形式如下：
方程 2.432
右边的力表示：
• 液动力 
- 由压力和剪切力构成。它们是由流体流与接触流的固体主体曲面之间的相对运动引起的。压力和剪切力是通过流解 (输出量) 求得的：
- 由压力和剪切力构成。它们是由流体流与接触流的固体主体曲面之间的相对运动引起的。压力和剪切力是通过流解 (输出量) 求得的：
方程 2.433
• 阻尼力 
- 由摩擦阻尼作用引起的阻滞力。它是由固体对象的运动和用户定义的阻尼系数 
确定的：
- 由摩擦阻尼作用引起的阻滞力。它是由固体对象的运动和用户定义的阻尼系数 确定的：
方程 2.434
• 弹簧力 
- 由弦 
的位移、弹簧常数 
和弹簧预紧力 
来确定：
- 由弦 的位移、弹簧常数 和弹簧预紧力 来确定：
方程 2.435
其中，弹簧位移 
的定义如下：
的定义如下：
方程 2.436
其中，
是上一位置 
处位置矢量 
的大小。
是上一位置 处位置矢量 的大小。• 摩擦力 - 采用接触摩擦模型来解释摩擦对动力学系统的影响。摩擦力 
的建模如下：
的建模如下：
方程 2.437
其中，
是施加于所关注固体曲面的接触力的法向分量。针对摩擦系数 
，分别为静止主体和移动主体引入静态摩擦系数 
和滑动摩擦系数 
：
是施加于所关注固体曲面的接触力的法向分量。针对摩擦系数 ，分别为静止主体和移动主体引入静态摩擦系数 和滑动摩擦系数 ：
方程 2.438
• 附加力 
- 添加用户指定的附加力。
- 添加用户指定的附加力。1-DOF 旋转
和方向单位矢量 
定义时，固体主体绕轴 
的旋转也会降为 1-DOF 旋转。同样，根据角动量守恒，
，其定义如下：
方程 2.439
其中，
是从轴中心指向固体主体上任意点 
的矢量：
是从轴中心指向固体主体上任意点 的矢量：
方程 2.440
点 
处的角速度和扭矩可改写为：
处的角速度和扭矩可改写为：
方程 2.441
方程 2.442
方程 2.443
其中，
是点 
相对于起始或参考位置的旋转角度。
是点 相对于起始或参考位置的旋转角度。如果惯性矩保持不变，并且展开的扭矩项显式包含施加于旋转体的所有扭矩，则所得标量角动量方程的形式如下：
方程 2.444
右边的扭矩项定义如下：
• 液动扭矩 
- 由于压力和剪切力而产生的组合扭矩：
- 由于压力和剪切力而产生的组合扭矩：
方程 2.445
• 阻尼扭矩 
- 由旋转速度 
和用户定义的阻尼系数 
来确定：
- 由旋转速度 和用户定义的阻尼系数 来确定：
方程 2.446
• 弹簧扭矩 
- 由扭转引起的扭矩、位移角 
、用户定义的预紧扭矩 
以及扭转常数 
来确定。
- 由扭转引起的扭矩、位移角 、用户定义的预紧扭矩 以及扭转常数 来确定。
方程 2.447
其中，
是参考角。它通常是模型构建过程中边界或体积块所在的位置，但可以对应于不同的位置。例如，零角位移处的参考角 
与初始角度位置处的参考角不同。
是参考角。它通常是模型构建过程中边界或体积块所在的位置，但可以对应于不同的位置。例如，零角位移处的参考角 与初始角度位置处的参考角不同。• 摩擦扭矩 - 由两个主体接触移动时所产生的摩擦力引起的扭矩。在实验中，它是由所施加的扭矩与观测扭矩或净扭矩之间的差值确定的。这取决于摩擦系数 
和施加于接触曲面的法向力 
所引起的接触扭矩：
和施加于接触曲面的法向力 所引起的接触扭矩：
方程 2.448
其中，
是一个用户定义参数，其在方程 2.438 中定义。
是一个用户定义参数，其在方程 2.438 中定义。• 附加扭矩 
- 添加用户指定的附加扭矩。
- 添加用户指定的附加扭矩。反弹模型
在许多情况下，固体主体仅在有限的空间 (有限的距离或角度) 内进行平移和/或旋转，即其处于最大值和/或最小值位置。例如，如下图所示，当一个简易重力摆锤以角度 
从原始位置释放时，作用在其质量上的恢复力使其在平衡位置附近摆动。平衡位置 
任意一侧的最大角度取决于其释放位置 
。如果不存在摩擦 (无摩擦枢轴和真空)，则最大角度将保持不变，而摆锤会在相同的极值位置永久来回摆动。但是，例如当摆锤处于大气中时，空气阻力 (阻尼作用) 会导致最大摆角减小，并最终停止在平衡位置。
从原始位置释放时，作用在其质量上的恢复力使其在平衡位置附近摆动。平衡位置 任意一侧的最大角度取决于其释放位置 。如果不存在摩擦 (无摩擦枢轴和真空)，则最大角度将保持不变，而摆锤会在相同的极值位置永久来回摆动。但是，例如当摆锤处于大气中时，空气阻力 (阻尼作用) 会导致最大摆角减小，并最终停止在平衡位置。
图
1. 无摩擦枢轴
2. 无质量杆
3. 大摆锤
4. 平衡位置
5. 摆锤轨迹
6. 幅度
此外，在摆动周期中，当摆锤到达最高位置 
时，它会随着其动能的总损失而改变方向。在此简易重力摆锤中，动能会完全转化为势能，而当考虑介质的阻力时，即会损失一部分动能来克服粘滞阻尼。但是，净力或势能会驱动摆锤开始在远离平衡位置的方向上运动，而当处于平衡位置时，动能 (速度) 最大，势能最小。在这种情况下，
表示 1-DOF 角动量 (方程 2.444) 的无反弹条件。
时，它会随着其动能的总损失而改变方向。在此简易重力摆锤中，动能会完全转化为势能，而当考虑介质的阻力时，即会损失一部分动能来克服粘滞阻尼。但是，净力或势能会驱动摆锤开始在远离平衡位置的方向上运动，而当处于平衡位置时，动能 (速度) 最大，势能最小。在这种情况下， 表示 1-DOF 角动量 (方程 2.444) 的无反弹条件。除了上述无反弹条件外，限制位置处的运动主体可能根本不会损失任何动能而发生反弹 (理想反弹)，或者仅损失部分动能 (部分反弹)。因此，当对平移和旋转的 1-DOF 动力学方程 (方程 2.432 和方程 2.444) 进行求解来确定固体主体或壁边界在流域中的运动时，会应用下列三个反弹条件：
• 无反弹 - Creo Flow Analysis 中的默认模型。这将确定当固体主体或边界达到其运动极限时，它会随着其动能的总损失而改变方向。使用 
和 
分别表示反弹和入射，以及 
和 
分别表示平移和旋转速度 (仅限模) 时，此反弹模型的表示如下：
和 分别表示反弹和入射，以及 和 分别表示平移和旋转速度 (仅限模) 时，此反弹模型的表示如下：◦ 平移
方程 2.449
◦ 旋转
方程 2.450
• 部分反弹 - 该模型规定，当固体主体或边界达到其运动极限时，它会随着其动能的部分损失 (由用户指定的因子来确定，
) 而改变方向：
) 而改变方向：◦ 平移
方程 2.451
◦ 旋转
方程 2.452
• 理想反弹 - 该模型规定，当固体主体或边界达到其运动极限时，它会在无动能损失 (
) 的情况下改变方向：
) 的情况下改变方向：◦ 平移
方程 2.453
◦ 旋转
方程 2.454