1 關于Kernel 3d/2d 

在xflow環境設置，首先需要設定模擬問題為2維還是3維，就是通過kernal 3d/2d來完成的。3d沒有好描述和說明的，特別說明2d的設置和應用，其實2d的應用最好還是在自由表面中的應用較多（xflow計算案例，例如Rayleigh-Taylor不穩定性、液滴、噴墨等），2d是在3d基礎上去掉寬度方向計算，在xflow中即設定計算平面為x-y（z=0）平面二維模型。X為模型長度，y為模型高度。 

2. 原則 

在用xflow solver求解自由表面問題時，無論二維還是三維計算模擬，必須保證模擬模型的垂直方向和Y-axis完成平行一致，因為xflow求解器默認y-axis為最佳液面高度定義方式。 

3. Free surface external 

 流體水槽默認按照X軸流動，-x /+y默認為流體域入口，+X為出口，-Y為地面，-z/+z為對稱循環。需要設定的值： 

入口的初始速度（velocity law at the inlet） 

水流初始表面(water initial surface) 

入口水表面函數（water inlet wave function）表示出口處自由表面的位置，其可以為常數或者為時間的函數。 

 

設置最直接的方式就是水槽及表面邊界條件導向功能來設置上面的所有值，包括虛擬模

擬水槽的大小設置。

圖3-1 自由表面水波設置向導

如圖3-1向導圖所示，需要設置的參數有水槽的長度、高度、寬度、水槽內水深度、水流動速度、水波幅度、水波頻率。 

 設置完后在環境設置相應相就自動生成函數表達式，當然每個參數也可以根據需要自定義相關特殊函數表達式。

對于五階斯托克斯模型請參考相關手冊和專業書籍。

4.  Free surface internal  

 

內部自由表面流動，需要用戶去定義各個外部表面邊界條件和初始液位高度。 

5. 液位高度定義規則 

 

對于外部自由表面流動的水波初始表面和內部自由表面流動的初始液位函數，都可以通過函數表達式（邏輯運算）來表達。  在模擬初時刻，通過< 或者 >表達式來定義空間被流動填充的大小，運算表達式都是針對全局坐標系，而不是針對模擬的對象或實體。

圖5-1 液位邏輯運算及效果 

 圖5-1表示模擬計算初始刻，在1*1*1的正方形空間域內，液體從底部充滿一半空間，及相應的流體液位大小表達式及實際效果。表達式是按照邏輯運算真假來判斷液位的，如果空間位置結果為真表示有液體，如果空間位置邏輯運算為假就表示沒有液體。

6. 其他

圖6-1 自由表面的高級選項 

高級選項中的free surface volume correction保證體積收斂。Free surface external damping outlet region為了減少出口流體動能，出口采用多孔介質，同時保證出口壓力一致（自由表面波動而改變） 

同時在模擬過程可以打開自由表面張力模型和兩相流模型，在求解器中將考慮其微觀影響因素求解其相關參數，這在微流體領域具有十分明顯的影響。 

對于Force evaluation scheme有兩個選項，分別為momentum exchange和surface stress integration，這是默認必選的，對于具體的認識有待研究。 

自由表面運算中需要添加慣性重力項的，這個要注意特別是大尺度的流動分析，微尺度的模擬可以忽略。