本案例利用Fluent中的VOF模型仿真計(jì)算重力驅(qū)動下的氣液兩相流動。案例模型來自于STAR CCM+案例文檔。

計(jì)算結(jié)果如下圖所示。

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案例網(wǎng)格

案例如下圖所示。左側(cè)水相在重力驅(qū)動下向右側(cè)流動。計(jì)算網(wǎng)格如下圖所示。

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Fluent設(shè)置

2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格

• 以2D、Double Precision模式啟動Fluent

• 利用菜單File → Read → Mesh...導(dǎo)入網(wǎng)格文件

2.2 General設(shè)置

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)General，右側(cè)面板設(shè)置激活選項(xiàng)Transient

• 激活選項(xiàng)Gravity，設(shè)置重力加速度為Y方向-9.81 m/s2

• 點(diǎn)擊按鈕Scale...，打開網(wǎng)格縮放對話框，激活選項(xiàng)Specify Scaling Factors，設(shè)置縮放因子為1000，點(diǎn)擊按鈕Scale縮放網(wǎng)格

2.3 Models設(shè)置

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Models > Viscous，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng)Model → Realizable k-epsilon激活湍流模型

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)Models > Multiphase，彈出對話框中激活Volume of Fluid，激活選項(xiàng)Implicit Body Force，其他參數(shù)如下圖所示進(jìn)行設(shè)置

2.4 Materials設(shè)置

• 從材料庫中添加材料water-liquid，采用默認(rèn)材料參數(shù)

添加完畢后模型樹節(jié)點(diǎn)如下圖所示。

2.5 設(shè)置相

設(shè)置水為主相，空氣為第二相。

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Models > Multiphase > Phases > Phase-1-Primary Phase，點(diǎn)擊彈出菜單項(xiàng)Edit...

• 對話框中設(shè)置Name為Water，選擇Phase Material為water-liquid

• 相同方式設(shè)置Secondary Phase為air，如下圖所示

2.6 Boundary Conditions設(shè)置

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Boundary Conditions > outlet，選擇彈出菜單項(xiàng)Type → Pressure-outlet將其邊界類型改為壓力出口

• 彈出對話框中保持默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對話框

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)outlet > air，彈出設(shè)置對話框

• 切換至Multiphase標(biāo)簽頁，設(shè)置Backflow Volume Fraction為1

• 其他邊界保持默認(rèn)設(shè)置

2.7 Methods設(shè)置

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)Method，如下圖所示設(shè)置右側(cè)面板

2.8 Initialization

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)Solution > Initialization，右側(cè)面板如下圖所示，點(diǎn)擊按鈕Initialize進(jìn)行初始化

• 如下圖所示Mark區(qū)域

• Mark完畢的區(qū)域如下圖所示

• 點(diǎn)擊Patch...按鈕，設(shè)置前面Mark的區(qū)域air相體積分?jǐn)?shù)為0

• 此時體積分?jǐn)?shù)分布如下圖所示

2.9 Run Calculation

• 點(diǎn)擊模型樹按鈕Run Calculation，如下圖所示設(shè)置右側(cè)面板參數(shù)

3 計(jì)算結(jié)果

本案例僅為演示VOF模型設(shè)置的一般步驟，后處理過程從略。

相關(guān)文件：

https://pan.baidu.com/s/1VTbreT93uRJuBbZXmbRa4g 密碼：rg28

來源自CFD之道公眾號，作者：胡坤