Level Set界面捕捉的案例
CFDPro航空發動機的橫向射流霧化模擬
Level Set界面捕捉方法
Level Set界面捕捉方法是一種常見的界面捕捉方法，該方法用光滑的LS函數捕捉界面，界面法向的計算精度高，復雜界面處理能力強，可以很好的捕捉到霧化發展過程，故本文采用Level Set方法對霧化過程進行研究。
射流速度設定為30m/s，來流速度設定為30m/s，這里共開展了三種射流角度和三種噴嘴孔徑下的橫向射流霧化模擬，共計5種工況，具體工況參數如下所示。
展開 積鼎CFD界面追蹤方法Level Set與VOF在氣泡流動模擬的效果比較
<p>對于兩相流模擬，模型主要分為兩大類：高相分數模型和界面捕捉類模型。當我們關注水中的含氣量（氣泡界面及氣泡形狀可忽略），則采用高相分數模型，此模型適用于氣泡特別多的流動問題。對于有明確邊界的流體－流體問題，基本需要考慮如何捕捉邊界面。常用的界面捕捉模型包括LS（Level Set）方法和VOF（Volume of Fluid）方法。</p><p>多相流模擬軟件，首先就是針對此類有邊界面的問題。目前主流的商業CFD軟件大多采用VOF方法，而定位于多相流仿真的國產通用流體仿真軟件Virtualflow采用Level Set方法進行界面流仿真。</p><p><br></p><h2>1、Level Set 方法</h2><p>Level Set方法是基于空間曲面的隱函數表達。</p><p>在LS方法中，每一個時間步都要重新初始化LS方程，在時刻tn 求得的LS函數與控制方程一起求解得到下一時刻的LS函數，這些初始化的過程中總伴隨著界面位置的移動，會造成質量損失，導致質量不守恒。而改善初始化步驟來矯正質量守恒又會增加計算時間，提升計算成本。同時，因為LS方法采用的是光滑的距離函數來捕捉相界面，各個物理量可以在界面上光滑連續地過渡，且相界面的捕捉效果好。</p><p><br></p><h2>2、VOF方法</h2><p>在VOF方法中，用來劃分兩相界面的函數是體積分數α，表示的是單個網格內的液體體積與這個網格總體積的比值。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://bexp.135editor.com/files/users/1445/14451217/202406/cWUkgG9x_DPHz.png?
展開 積鼎CFD：基于Virtualflow在潰壩洪水演進數值仿真分析
</p><p><br></p><h2><strong>數值模型及參數設置</strong></h2><p>算例采用 <strong>RANS 湍流模型</strong>和<strong> Level Set 界面捕捉模型</strong>，精細地模擬了潰壩水流的復雜流動細節，由于采用了 Level Set 界面追蹤方法，模擬結果能真實反映洪水界面的演變規律。與傳統此類問題仿真中常用的VOF界面追蹤方法相比，<strong>Level Set模型直接求解相交接面位置，在追蹤相交界面的計算方面具有更高精度。</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/1133dcd8b8ad46f8bd3db66ea108fd35.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202407/attachment/1133dcd8b8ad46f8bd3db66ea108fd35.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202407/attachment/1133dcd8b8ad46f8bd3db66ea108fd35.png?
展開 聚焦航發核心需求！國產流體仿真技術為中國航空推進技術大會添彩
針對渦輪外部高溫燃氣與內部冷卻流道的復雜傳熱過程，軟件采用 IST技術與壁面溫度重構方法，結合笛卡爾網格與切割體網格，精準捕捉流固界面熱交換規律；對于燃燒室/火焰筒，考慮外部冷卻氣流與內部燃氣的多相流與化學反應，通過共軛傳熱模型計算固體內部及表面溫度分布，避免部件因局部過熱引發燒蝕失效。此外，軟件還支持蒸發循環相變換熱仿真，可應用于航電系統氣冷/液冷設計，助力提升航電設備運行穩定性。
循環相變仿真
在機械潤滑仿真領域，VirtualFlow 軟件依托 IST 網格技術，實現了對剛體運動的高效處理，可實時追蹤流固界面，操作更便捷、計算效率更高。軟件支持單相與多相流機械潤滑仿真，結合 Level-set 或 VOF 模型與共軛換熱模型，可模擬泵閥系統、旋轉機械等部件的潤滑過程，分析潤滑油膜分布、壓力場與溫度場，為機械部件磨損控制、壽命延長提供仿真支持。
離心泵空氣排出仿真
開放合作，共筑航發產業創新生態
本次展會期間，積鼎科技不僅展示了航空發動機流體仿真的核心技術與應用成果，還與國內多家主機廠、科研院所及核心零部件企業達成了合作意向。積鼎始終圍繞 “更高精度、更高效率、更全場景” 的目標，持續迭代自研軟件功能，拓展仿真應用邊界，助力用戶快速掌握仿真技術，提升自主研發能力，為我國航空發動機產業高質量發展注入更強動力。
活動現場
展開 
水輪機數值模擬：兩相流+被動運動
相分布圖（實際速度）
相分布圖（放慢視角）
實云流體仿真軟件配置的LEVEL SET方法可以準確地捕捉到氣液界面，仿真結果可以較好地展示水流從接觸到脫離的全過程：水流最先到達葉片與葉片間的漏斗區域，接觸葉輪壁面后水柱兩側分離出兩股向前和向后的水流，而大部分水在漏斗內隨葉輪轉動，隨后，漏斗內的水流被逐漸甩出，甩出的水流沿著葉片壁面的延長線運動，呈放射狀。
2 速度分布
速度分布結果如下所示：
速度分布圖（實際速度）
速度分布圖（放慢視角）
圖中入口水流速度為5m/s，在重力的作用下，水流在到達葉片前逐漸加速；接觸葉片后，水流在被葉片甩出時進一步進行加速。與此同時，水輪機周圍的空氣也呈現出明顯的速度變化。
本案例所模擬的水斗式水輪機雖然結構簡單，但所使用的方法適用所有水輪機結構，即多相流模型+耦合運動模型，其中多相流模型中應用了LEVEL SET方法，可以較好的捕捉兩相界面；耦合運動模型可以選擇位移或旋轉運動（本例為旋轉）。
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