1、  問題描述

本案例演示如何在STAR-CCM+ 中設(shè)置空化問題。它模擬水的二維強制流體在大氣壓下流過噴嘴，然后進入注滿空氣的腔室。噴嘴寬度約1 mm。相關(guān)幾何體左側(cè)邊界的規(guī)定壓力為 5 x 10^7Pa，而右側(cè)邊界處于大氣壓力下。底部的邊界是一個對稱平面，并且所有其他邊界都是實心壁面。最初，左腔室注滿水，而求解域的其余部分則注滿空氣。使用默認的K-Epsilon 模型為湍流建模。窄噴嘴入口處的尖角與流體加速結(jié)合產(chǎn)生一個可發(fā)生空化的低壓區(qū)域。

2、  STAR-CCM+設(shè)置

（1）設(shè)置物理屬性；在該模擬中，流體是湍流且問題涉及多相流體和空化。此次分析需要三種流體（空氣、水和水蒸氣）。但是由于這些流體占據(jù)相同的域，所以僅需要一個連續(xù)體和一個區(qū)域即可設(shè)置模擬。設(shè)置物理屬性如下：

（2）設(shè)置材料特性；在Models > Eulerian Multiphase > Eulerian Phases節(jié)點，創(chuàng)建H2O、AIR、H2O(G)三個相。

（3）定義相間相互作用；要建模空化，需使用VOF 多相交互作用模型和 Schnerr-Sauer 空化模型。右鍵Models> Multiphase Interaction > Phase Interactions，新建相間相互作用，選擇VOF-VOFPhase Interaction和Schnerr-Sauer兩個模型。

（4）設(shè)置初始條件；連續(xù)體中的兩個初生流體空間分布的初始條件是：只在左腔室中注入水，在右腔室和通道內(nèi)注入空氣。指定這種分布的便捷方法是創(chuàng)建并使用場函數(shù)。

（5）設(shè)置邊界條件；幾個面的邊界條件設(shè)置如下：

        把左邊的壓力設(shè)置為5.0E7Pa，右邊壓力設(shè)置為大氣壓；

（6）設(shè)置求解器參數(shù)和停止條件；此計算使用時間步長10^-7 s 運行5 x 10^-5 s，所以需要500 個時間步。

（7）運行模擬；計算結(jié)果如下：

水和水蒸氣的最終分布

                                                       水蒸氣的最終分布

水體積分數(shù)分布

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