VOF多相流仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
VOF多相流仿真的視頻教程
Star-CCM+多相流（VOF）仿真
本課程以一個水管向一個水池注水過程為例，介紹采用star-CCM+軟件進行多相流（VOF）仿真的流程方法。主要內容包括： （1）3D-CAD建模 （2）模型設置 （3）計算 （4）后處理
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基于VOF多相流模型的水滴落水過程仿真
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基于6DOF和VOF多相流模型的楔形體入水仿真分析
應用fluent的6dof模型和VOF多相流對楔形體自由下落入水運動軌跡進行模擬 流場網格劃分方法； 6dof的設置，VOF多相流設置，動網格設置方法、求解注意事項等； 從建模到后處理整個流程的仿真思路；
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VOF多相流仿真的實例教程
原方案出現分配不均情況，因此需要通過仿真的手段改善分配。涉及到委托公司機密，下面只以原方案進行分析。并分別對兩相流中VOF模型和歐拉模型進行區別。先看下效果圖
二、模型和網格
模型見下左圖，部分網格見下右圖。
三、輸入條件
入口速度為1.29m/s；出口為pressure-outlet，氣是第一相，液氣體積比為0.072
四、求解
4.1 歐拉模型
首先采用歐拉模型進行求解。
先計算19000步(晚上計算的)，再將修改液氣比為0.18(表示突然涌進一團液體)，再計算了3000步。
發現：氣態能夠較快收斂，液態需要計算一段時間后質量才能守恒(這個案例是600步左右)。見下面的殘差圖和收斂圖。
以及report中的進出口誤差計算。
最后這張是說明歐拉方程在運行一段時間后質量收斂的示意圖。質量偏差是e-6級別。
4.2 VOF模型
接下來是VOF模型。一開始是瞬態計算，按照前面輸入條件計算了3000步，再修改液氣比計算，繼續瞬態計算了3300步，發現出口流量未變化。于是改為問題，之后質量才守恒。
五、小結
因此在采用歐拉或者VOF仿真的時候，需要認真了解他們的原理和使用范圍，并且時刻了解各方程的收斂情況。
如，關于VOF的適用范圍：
某網站對VOF的討論http://muchong.com/html/201511/9632177.html
VOF模型通過求解單獨的動量方 程和處理穿過區域的每一流體的體積分數來模擬兩種或三種不能混合的流體。典型的應用包括預測射流破碎、流體中大泡的運動、決堤后水流動和氣液界面的穩態和 瞬態處理。
展開 本算例采用VOF多相流模型，UDF定義初始邊界溫度分布，壁面溫度變化以及傳熱傳質過程中的源項。
2s時刻的液體體積分數云圖
UDF函數共有5個，DEFINE_ADJUST，DEFINE_INIT，以及3個DEFINE_SOURCE，僅列出一個
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仿真過程中，需要依據最大庫朗數要求計算出最大時間步長，不然很難得到想要的計算結果，因為本算例收斂困難，VOF模型的界面形狀變化需要精細的數值計算。
初始時刻
50倍時間步長
最終時刻
本算例采用VOF模型來預測液滴的形狀。為了捕捉出墨的毛細效應，需要考慮表面張力和潤濕角的大小，但不考慮重力影響。噴嘴內部的表面是中性可濕潤的，而噴嘴孔周圍則是不可濕潤的。仿真域由兩個部分組成:墨腔和氣腔，初始時刻，墨水充滿噴嘴，而其余區域充滿了空氣。假定這兩種液體都處于靜止狀態。為了啟動噴墨，在進口邊界處的墨水流速突然從0上升到3.58 m/s，并根據余弦定律下降，10微秒后，速度回到零。總共仿真時間為30微秒，即，是最初脈沖持續時間的三倍。由于是軸對稱問題，采用二維幾何。
20ms時刻
UDF定義速度邊界隨時間變化
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<p> 我們介紹一下多相流模型的一種-VOF模型的適用場合及使用方法。通過VOF實例觀察兩相界面分布，了解VOF模型使用過程中的注意點。</p><p> </p><p> </p><p class="ql-align-center"><strong>1. VOF模型簡介</strong></p><p> 該模型通過求解單獨的動量方程和處理穿過區域的每一流體的容積比來模擬兩種或三種不能混合的流體。<strong>典型的應用包括流體噴射、流體中大泡運動、流體在大壩壩口的流動、氣液界面的穩態和瞬態處理等。一般而言VOF主要適用于非穩態的多相流模型，僅對某些特定問題的多相流模型的穩態問題能夠適用。</strong></p><p> <strong>VOF方法適用于計算空氣和水這樣不能互相摻混的流體流動，對于分層流和活塞流，最方便的就是選擇VOF模型</strong>。需要注意的是，對于湍流模型的設置，VOF不能用于無粘流，也不能用大渦模擬。</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong>2. 工況描述</strong></p><p> 我們使用VOF模型模擬打印機噴墨問題，如圖1所示，墨水從進口inlet邊界流入墨水腔(ink chamber)，經過縮放管后流入空氣腔(air chamber)。模型參數如圖2所示。</p><p> 在時間零點，墨水腔中充滿墨水，而空氣腔中則充滿空氣。假設兩種流體都處于靜止狀態。啟動噴射后，入口邊界處的墨水速度從0增加到3.58 m/s。由于尺寸較小，ANSYS Fluent使用雙精度。空氣為第一相，墨水（將與液態水的性質建模）為第二相。
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長沙有色冶金設計研究院有限公司（簡稱長沙有色院
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