VOF模型可以通過求解單一的動量方程并跟蹤區(qū)域內(nèi)每個流體的體積分?jǐn)?shù)來模擬兩種或兩種以上的非混溶流體。典型的應(yīng)用包括射流破裂的預(yù)測、大氣泡在液體中的運(yùn)動、潰壩后液體的運(yùn)動，以及任何氣-液界面的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)跟蹤。

1 VOF模型的局限性

Fluent中的VOF模型有以下限制:

• 必須使用壓力基求解器，VOF模型不能用于密度基求解器；

• 所有的控制體積必須充滿單個流體相或相的組合，VOF模型不考慮沒有任何類型流體存在的空隙區(qū)域；

• 只有一種相可以被定義為可壓縮的理想氣體，在用戶自定義函數(shù)使用可壓縮流體沒有限制；

• 當(dāng)使用VOF模型時，不能模擬沿流向周期性的流量(指定的質(zhì)量流量或指定的壓降)；

• 二階隱式時步公式不能用于顯式VOF格式；

• 當(dāng)DPM模型結(jié)合VOF模型跟蹤粒子時，無法選擇共享內(nèi)存方法(離散相模型并行處理)，(注意，使用消息傳遞或混合方法可以使所有多相流模型與DPM模型兼容。)

• 在多面體網(wǎng)格上不能使用耦合的VOF模型；

• VOF模型與非預(yù)混、部分預(yù)混和預(yù)混燃燒模型不兼容。

2 穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)VOF計算

VOF在Fluent中通常用于瞬態(tài)計算，但如果你只關(guān)心穩(wěn)態(tài)解，它是可以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算的。只有當(dāng)解不受初始條件的影響，且各相有明顯的流入邊界時，穩(wěn)態(tài)VOF計算才有意義。例如，由于旋轉(zhuǎn)杯內(nèi)自由表面的形狀取決于流體的初始水平，這樣的問題必須用隨時間變化的公式來解決。另一方面，在有單獨(dú)進(jìn)氣的頂部有空氣區(qū)域的通道中，水的流動可以用穩(wěn)態(tài)公式求解。

VOF模型依賴于兩個或兩個以上的流體(或相)不相互滲透的事實(shí)。對于添加到模型中的每個額外的相，將引入一個變量:計算單元中該相的體積分?jǐn)?shù)。在每個控制體中，所有相的體積分?jǐn)?shù)之和為一。所有的相都共享變量和物性，并表示體積平均值，只要在每個位置都知道每個相的體積分?jǐn)?shù)。因此，根據(jù)體積分?jǐn)?shù)的值，任何給定單元格中的變量和屬性要么純粹代表一種相，要么代表一種相的混合物。換句話說，如果將單元內(nèi)流體的體積分?jǐn)?shù)表示為α_q，則可能出現(xiàn)以下三種情況:

根據(jù)α_q的局部值，將為域內(nèi)的每個控制體分配適當(dāng)?shù)膶傩院妥兞俊?/p>