VOF多相流
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
VOF多相流的視頻教程
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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Ansys Fluent從零基礎到熟練掌握系列課（七）多相流VOF
學習方法 2.案例7多相流VOF a. 流程步驟 b. 2d模型創建 c. Ansys mesh網格劃分 d. 多相流及VOF介紹 e. VOF關鍵設置 點擊鏈接可直接跳轉到總的系列課程鏈接。
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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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VOF多相流的實例教程
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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VOF算法的Fluent應用案例
一般來說VOF主要解決多相流中氣液邊界變形問題，當邊界隨著時間和空間的變形是所面臨的問題的重要影響因素時，一般VOF算法都是最佳的選擇。以前的帖子中，應用FLUENT的VOF算法解決實際工程問題的具體案例有五個，即沸騰，液滴，潰壩以及液晃和波浪問題。
FLUENT多相流案例之二：基于VOF模型的水平薄膜沸騰仿真
FLUENT多相流案例之三：基于VOF模型的墨水噴嘴液滴形成過程仿真
FLUENT多相流案例之四：基于VOF模型的大壩潰壩仿真
ANSYS流固耦合分析之四：儲液罐液體晃動效應即重力波的兩個特征
VOF算法的浮體入水過程的數值模擬
總的來說，VOF算法重點解決多相流中的邊界運動問題。例如最典型的瑞利-泰勒不穩定問題，即重力作用下，一種流體侵入另一種流體的進程中產生的湍流及隨之發生的界面上的湍流混合過程。FLUENT中的VOF算法可以較為精細的仿真這一物理過程。
Fluent中使用VOF算法的注意事項
盡量選擇四邊形或六面體網格
F函數的插值方法有三種，其中Geo-Reconstruct是目前最精確的界面跟蹤方法，是對大多數瞬態VOF計算所推薦使用的方法。 Donor-Acceptor和Euler-Explicit 則為遇到模型存在大量扭曲網格，Geo- Reconstruct算法失效時的備選插值算法，但他們的計算精度會降低。
VOF模型主相定義不存在特殊要求，但多相流體中存在可壓縮流體，則可壓縮流體只能定義為主相，并且可壓縮流體只能考慮一種。
展開 圖18 自由液面高度和液面速度分布
選取VOF=0.5的等值面，與國外軟件相比，液面高度和速度分布也一致，隨著船的航行，船行波開始形成。
2）穩定階段
達到穩定階段后，波形趨于穩定，船首和船尾的興波作用最強，并且興波不斷擴散形成近扇形區域。
圖19 自由液面分布
圖20 自由液面高度
圖21 自由液面速度
對穩定階段的阻力值進行平均，獲得船體的總阻力并與國外軟件進行了對比，偏差為5.72%。
表1 阻力值對比
結論
利用PERA SIM Fluid軟件的VOF模型，對船體的興波特性和行駛阻力進行了仿真，實現了從幾何模型處理、網格劃分、物理模型和邊界條件設定、求解及計算結果處理的完整分析流程，驗證了軟件對多相流問題的解算能力；與成熟CFD軟件進行了結果對比，流場分布趨勢保持一致，總阻力偏差為5.72%，對于復雜模型的復雜物理場，具有較高的計算準確性。
作者：安世亞太工程師 王鑫鑫
展開 圖4 general面板設置
6、模型面板設置
設置VOF多相流模型，如圖5所示。設置body force formulation為Implicit Body Force。
圖5 多相流模型
選擇湍流模型為標準k-epsilon模型，采用增強壁面函數。
6、材料
材料數據庫中添加water-liquid。
設置水為主相，空氣為第二相。如圖6所示。
7、邊界條件設置
本例中需要設置的邊界條件為出口邊界。該邊界設為壓力出口，靜壓為0。如圖6所示。
圖6 出口邊界設置
同時設置出口第二相組分為1.即出口全部為空氣。
8、動網格設置
激活動網格。在Dynamic mesh面板中，激活smoothing與Remeshing方法，同時勾選Six DOF選項。如圖7所示。
圖7 動網格設置
點擊Mesh Methods的Settings進入參數設置面板，在smoothing標簽頁下設置Spring Constant Factor為0.5，進入remeshing標簽頁，進行圖8所示設置。
圖8 remeshing設置
關閉mesh method settings面板，進入six dof setting面板。進行如圖9所示設置。
圖9 6DOF設置
勾選Write Motion History，這樣運動數據即可寫入文本文件。
設置完畢后關閉6DOF設置面板。
創建運動區域，如圖10所示，指定運動區域為moving wall，勾選six dof options中的on選項。
展開 本例采用6DOF模型，配合VOF多相流模型，計算木制小球在水中的上浮過程。
1、建立幾何模型
建立簡單二維模型即可。如圖1所示。重心坐標（0，0，0），木球直徑80mm，重心距下部邊界200mm，距上部邊界800mm，左右均為400mm。
2、劃分網格
在ICEM CFD中生成全三角形計算網格，如圖2所示。設定上部邊界為pressure_outlet，矩形上其它三條邊為wall，小球邊界為moving_wall。此處可以生成邊界層網格，然后將邊界層網格添加至另外的計算域moving_fluid，讓該區域跟隨moving_wall一起運動。然后將模型導出為msh文件。
3、UDF
UDF比較簡單，如下所示。采用DEFINE_SDOF_PROPERTIES宏，給質量及三方向慣性矩賦值即可。
woodball.txt
4、計算域設置
Fluent讀入msh文件，scale網格設定合適的單位。將網格尺寸及顯示尺寸均設為mm。如圖3所示。
5、基本面板設置
設置Time為瞬態Transient，同時激活重力選項，設置重力加速度為Y方向-9.81m/s2。如圖4所示。
6、模型面板設置
設置VOF多相流模型，如圖5所示。設置body force formulation為Implicit Body Force。選擇湍流模型為標準k-epsilon模型，采用標準壁面函數。
7、材料
材料數據庫中添加water-liquid后，在結合UDF進行設置。
設置水為主相，空氣為第二相。如圖6所示。
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適合人群：熱設計工程師、電子散熱工程師、結構工程師
NO.6 Ansys Fluent 2026新功能介紹及行業應用
核心價值：GPU原生求解器性能提升40%+，內存節省25%；支持VOF多相流+能量方程、沸騰傳熱等復雜問題。
? 精準空泡捕捉：VOF 多相流模型配合空化模型，清晰捕捉空泡壁面分離、擴張及表面閉合現象。
? 收斂性優化：針對高速沖擊工況，優化了耦合時間步與內迭代策略，確保計算穩定。
3. 資源包清單（所見即所得）
CFD 模型 (.sim)：STAR-CCM+ 原文件，包含完整的網格劃分、VOF設置、重疊網格及協同仿真接口設置。
</p><p><strong>其中流場仿真工況包括：</strong>常規的流動換熱，共軛換熱，多孔介質，自適應網格，表達式expression，多相流（VOF，mixture，eulerian），運動過程（動網格及重疊網格），輻射傳熱，傳質過程，伴隨求解，fluent自帶參數化及流固耦合等內容。
3.4 模型設置
并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，并開啟表面張力，水的表面張力系數定義為常數0.072。
湍流模型選擇k-e模型。
3.5 圓柱運動設置
對前景網格進行運動設置，采用網格運動的方式，本案例以實驗中的0.5124m/s展開計算。具體的輸入如下圖所示。
2.4 模型設置
采用 k-w SST 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，開啟open channel flow和open channel wave bc模型。
2.5 邊界條件
簡單模擬造波問題，一端定義為速度進口，一端定義為壓力出口，其他部分皆為壁面。
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><strong>2.4 模型設置</strong></p><p>采用<em>k-w SST</em> 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，開啟open channel flow和open channel wave bc模型。
本案例基于Fluent深度還原帆船航行場景，攻克兩大技術壁壘：動網格技術精準模擬船體運動導致的網格拓撲變化，避免因劇烈變形導致的求解發散；多相流VOF模型精確捕捉船體-波浪-空氣的交互細節，如興波阻力、飛濺流場及尾部渦旋，需平衡相間界面捕捉精度與計算穩定性。
2.5 模型設置
采用k-w SST 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，并開啟表面張力，水的表面張力系數定義為常數0.072。
2.6 初始化設置
進行初始化，相2的體積分數設置為0。
3 后處理設置
通過mesh與contours添加后處理云圖。
1.4 模型設置
采用k-w SST 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，并開啟表面張力，水的表面張力系數定義為常數0.072。
1.5 網格標記
本案例中，水與空氣在罐體中各占一半。因此將罐體下半部分網格進行標記。
1.6 初始化設置
進行初始化，相2的體積分數設置為0。
進行局部初始化，將罐體賦予水相。
這在 VOF 多相流中特別有用。
增強的各向異性壓降計算，提高了使用具有各向異性壓力損失特性的多孔介質計算穩健性。
現在可以在掃描網格區域的目標表面上強制進行網格連接。
● scSTREAM：
此版本中提供了更新的 JOS-3 人體舒適模型選項的測試版。
ARM 架構將在計劃于 2024 年 12 月 19 日發布的版本中受支持。
