液面晃動
關注創建者：USim 創建時間：2019-04-28
液面晃動的實例教程
液面晃動動畫如下。
瓶子晃動了一下之后，由于慣性，瓶中的水也發生了晃動，而且，久久不能恢復平靜。</p><p>文中的模型計算了300多ms，這個時間段內，液面并不能平靜下來，還在慢慢地晃動。如果想要看到恢復平靜的結果，則需要加長計算時間。</p><p><br></p><p><strong>五、視頻</strong></p><p>小編將模型的設置過程做成了視頻，關于更多的軟件操作和結果展示，</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-link" data-title="請移步至原文進行觀看。" data-link="https://mp.weixin.qq.com/s/6AXvmattulZWkxvlCX8KGQ">
<a href="https://mp.weixin.qq.com/s/6AXvmattulZWkxvlCX8KGQ" target="_blank" rel="nofollow">請移步至原文進行觀看。</a>
</figure>
</div><p><br></p><p><strong>六、結束語</strong></p><p>本次的模型把礦泉水瓶簡化為了剛體，但實際過程中應該為柔性體。如果把水瓶作為柔性體，則可以將礦泉水瓶作為考察對象。</p><p>該應用場景，可以拓展到汽車領域，模擬水箱，或者油箱的晃動情況。</p><p>這些實際應用工況與本文相比，技術上沒有太大的差異，僅有的差異是模型和載荷的復雜程度。</p><p><br></p><p>希望本文能為你帶來一些收獲，感謝閱讀！
展開 這些模型能夠精確模擬沸騰、冷凝、液面晃動等多相流現象，為反應堆的熱工設計、安全分析和性能優化提供支持。
例如，在壁面沸騰的模擬中，VirtualFlow采用N相均相模型和RPI模型，能夠準確預測出口氣含率，與實驗值吻合良好，相比其他軟件在精度上有較大提升。
可壓縮流體解決方案
針對可壓縮流體問題，積鼎科技的解決方案能夠有效模擬核反應堆中的空化、水錘等現象。VirtualFlow具備精確可靠的可壓縮模型，結合豐富的多相流模型及相變模型，可以準確預測冷卻水與熱流體直接接觸相變過程中的冷凝速率和界面溫度梯度。
在銳邊孔口空化的模擬中，VirtualFlow考慮可壓縮性，計算結果與實驗值匹配良好，證明了其可靠的熱限制相變模型和著名的Sauer空化模型的有效性。
此外，VirtualFlow還提供了多種變密度表達方式，如單插值/雙插值/PR方程等，能夠處理超臨界問題，為核反應堆在特殊工況下的流體行為提供準確的模擬和預測。
基于自主開發的CFD軟件以及對商用軟件的深入理解，積鼎科技能夠為核工業提供專業的流體仿真項目咨詢和定制開發服務。從多種堆型、系統設備到復雜的物理過程，積鼎科技的專家團隊都能夠提供精準的仿真分析和解決方案，幫助核工業企業在設計、建造、運行和維護等各個環節做出更明智的決策。
展開 圖4 油箱初始狀態
該算例的主要參數如下表所示：
下面給出了VirtualFlow軟件計算得到的燃油晃動結果。通過VirtualFlow，用戶可以輕松地獲得晃動過程中油箱內的油面形態分布（左）以及燃油速度（右）等參數。
圖5
用戶還可以設定任意截面以獲取其上的詳細參數分布。
圖6
此外，通過壓力的積分，用戶可以輕松提取燃油晃動對油箱壁面的沖擊力
算例二：汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬
汽車在剎車和加速過程中，油箱內的燃油將前后劇烈運動，燃油對油箱壁撞擊所產生的壓力影響到整個燃油系統的穩定性，此外，燃油與油箱外殼或其他內部零件碰撞產生額外的振動噪聲危害行車安全。本節提供了某型油箱在汽車剎車和加速過程中燃油箱晃動的數值模擬研究。通過該算例可以得到燃油晃動過程中油箱壁的壓力變化以及燃油液面晃動情況，為油箱優化設計提供理論指導。
除了剛體運動外，通過VirtualFlow的體積振蕩力模塊，用戶也可以快速完成燃油晃動問題的分析。如圖所示，體積振蕩力模塊支持用戶自由設置晃動的頻率、相位、幅值和起止時間等參數。該模塊可以在固體靜止的前提下將平移晃動力等效至流場內，從而避免了剛體運動可能帶來的動網格問題并大幅降低了計算成本。
圖8 體積振蕩力模塊
下圖給出了汽車油箱的晃動算例的幾何模型，該油箱通過隔板將油箱分為5個腔室。各腔室通過隔板上的孔洞相連。油箱的晃動頻率為5 Hz，振幅為1.5 m，總計算時長為2.5 s。通過該算例，可以分析隔板對燃油晃動沖擊力的降低效果。
圖9 汽車油箱內部結構
下面給出了上述油箱的燃油晃動結果。可以看出，VirtualFlow軟件可以很好的模擬出油箱晃動的液面波動效果和隔板孔洞之間的流動。
展開 圖6 體積振蕩力模塊
下圖給出了汽車油箱的晃動算例的幾何模型，該油箱通過隔板將油箱分為5個腔室。各腔室通過隔板上的孔洞相連。油箱的晃動頻率為5 Hz，振幅為1.5 m，總計算時長為2.5 s。通過該算例，可以分析隔板對燃油晃動沖擊力的降低效果。
圖7 汽車油箱內部結構
下面給出了上述油箱的燃油晃動結果。可以看出，VirtualFlow軟件可以很好的模擬出油箱晃動的液面波動效果和隔板孔洞之間的流動。此外，對于燃油的貼壁流動，本軟件也可以較好地計算。
圖8給出了0.8 s時，燃油箱內部的壓力和速度結果，結果中液面波動對壁面的壓力沖擊不太明顯，這主要是因為有油箱設計了三道隔板，大幅的減小了燃油晃動的沖擊力。從速度分布圖也可知，燃油通過隔板時最大速度僅為1.3 m/s。因此，燃油晃動的沖擊很小，說明隔板對沖擊力起到了很好的降低效果。
圖8 0.8s燃油箱內部壓力（左側）和速度（右側）
實驗驗證
本節通過與某油箱晃動實驗的對比，驗證了VirtualFlow軟件計算精度。該實驗來自于馬德里理工大學的晃動實驗室（http://canal.etsin.upm.es/archives/2276/laboratorio-de-sloshing/?lang=en）。
下面給出了不同時刻實驗攝影圖和計算結果的對比。總體上，在相同的輸入條件下，VirtualFlow軟件能較好地還原油面形狀，計算精度較高。
結 論
通過上述案例介紹，我們可以看出VirtualFlow軟件在燃油晃動模擬方面展現出了卓越的適用性。無論是對于簡單的燃油晃動現象，還是對于復雜的、涉及多種物理效應的晃動問題，該軟件都能夠提供穩定、可靠的解決方案。
展開 
液面晃動的相關專題、標簽、搜索
液面晃動的最新內容
利用Level-set方法可以對油箱內的燃油晃動過程進行模擬，分析燃油的液面變化、晃動頻率、流體動力學特性等，從而為油箱的設計優化、車輛的懸掛系統調整以及燃油供應系統的穩定性控制提供依據，提高車輛的行駛安全性和舒適性。
這些模型能夠精確模擬沸騰、冷凝、液面晃動等多相流現象，為反應堆的熱工設計、安全分析和性能優化提供支持。
例如，在壁面沸騰的模擬中，VirtualFlow采用N相均相模型和RPI模型，能夠準確預測出口氣含率，與實驗值吻合良好，相比其他軟件在精度上有較大提升。
可壓縮流體解決方案
針對可壓縮流體問題，積鼎科技的解決方案能夠有效模擬核反應堆中的空化、水錘等現象。
液面晃動驗證
從水箱搖晃的液面變化的實驗對比可見，仿真沒有出現實驗中的液體碰壁濺落現象，這主要是因為網格精度較粗，并且采用二維仿真導致。除此之外，液面的運動形態與實驗非常吻合。
3、應用場景展示
車庫入水仿真：特大暴雨可能引發地下車庫入水，采用LevetSet方法可精準分析入水過程狀態變化。
通過該算例可以得到燃油晃動過程中油箱壁的壓力變化以及燃油液面晃動情況，為油箱優化設計提供理論指導。
除了剛體運動外，通過VirtualFlow的體積振蕩力模塊，用戶也可以快速完成燃油晃動問題的分析。如圖所示，體積振蕩力模塊支持用戶自由設置晃動的頻率、相位、幅值和起止時間等參數。
通過該算例可以得到燃油晃動過程中油箱壁的壓力變化以及燃油液面晃動情況，為油箱優化設計提供理論指導。
除了剛體運動外，通過VirtualFlow的體積振蕩力模塊，用戶也可以快速完成燃油晃動問題的分析。如圖所示，體積振蕩力模塊支持用戶自由設置晃動的頻率、相位、幅值和起止時間等參數。
<p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/IH75ianhGibIpiaOOvRXCGPSYL09BuLibevPQAvcYAgUJHniaGYOyjrP11oboppwxEXsnzHbPHZocxqq2quLqSIGkPA/640?wx_fmt=gif&from=appmsg"></p><p><strong>一、前言</
由于齒輪旋轉帶動了空氣，從而液面產生晃動。
加之車輛在行駛過程中，剎車、路面減速帶、轉向傾斜、上下坡等都會造成液面晃動，浮子相應晃動對油量表的指示影響很大。
采用本文介紹的有限元法計算液體的自然晃動頻率及液面晃動形式，兩種計算方法結果的比較見下表1，有限元所得的液面晃動形式見圖2。
ALE (Arbitrary Lagrange-Euler)
被廣泛用來研究帶自由液面的流體晃動問題、固體材料的大變形問題、流固耦合問題等等。
Lagrange 描述固體材料的變形。
Euler 描述在固定空間內，材料的變形及移動。Euler空間是固定的。材料的變形和移動映射到Euler空間里。可以看作固體材料在固定Euler空間的流動。
