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模擬對象為鋁水反應器，其為一個圓柱形容器，為加快計算速度，本模擬選擇二維模型進行計算。使用fluent中的VOF模型、Species組分運輸模型進行鋁水化學反應的設置，監測溫度場變化。提供完整源文件和完整錄制教學視頻指導，可直接出圖，也可根據錄屏教程進行復現。

<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。

&nbsp;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。

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。

圖3 六面體網格 模擬計算在Fluent中完成，兩相流模型采用VOF進行處理，能夠較好的模擬自由液面的形變。湍流模型采用RNG k-epsilon湍流模型。該模擬中相關設置如圖4所示，該問題的主要復雜點在于網格的處理和Fluent中設置和參數的選擇。

使用浸沒固體域（Immersed Solid Domain）來模擬內轉子，使用旋轉流體域來模擬內轉子周圍的流體，使用靜止流體域來模擬入口和出口通道中的流體。 浸沒實體方法需要分別對固體和流體進行網格劃分，這有點類似于Fluent中重疊網格的準備，不過固體區域不需要挖洞。

物理模型的選擇如下：（2）定義動態流體固體相互作用(DFBI)；動態流體固體相互作用 (DFBI) 模型根據作用力來模擬船運動。對于此模擬，允許船以兩個自由度移動，以便考慮升沉和縱傾。

現有的方法中，VOF方法一方面計算量極大，另外與燃燒耦合有困難；DPM方法應用較多，但需要使用噴嘴模型，仿真的精度取決于測試數據的有無及精度 Ansys解決方案 ‐ ANSYS CFD 19.0增加了VOF-to-DPM多相流模型，可極大減少用戶試驗數據并提高仿真的精度 ‐ ANSYS CFD 2019R1增加了將VOF-to-DPM結果提取來進行取樣壓縮，并用于隨后的仿真輸入

Li 通過 CFD - DPM - VOF 耦合的方法模擬氣 - 液 - 固三相流化床，采用基于歐拉框架的 CFD 方法模擬連續相液相，通過離散顆粒模型（Dispersed Particle Method, DPM）描述顆粒的運動，使用 VOF 方法捕捉氣泡的形變。

物理模型的選擇如下：（2）定義動態流體固體相互作用(DFBI)；動態流體固體相互作用 (DFBI) 模型根據作用力來模擬船運動。對于此模擬，允許船以兩個自由度移動，以便考慮升沉和縱傾。

3.3 材料定義本案例模擬圓柱入水，因此選擇的材料為水。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。

在此模型中，VOF 模擬中的不同液滴被檢測到并被 DPM（即質點）粒子取代，并且網格相應地粗化。使用 2017 年推出的流體體積 (VOF) 到離散粒子法 (DPM) 混合多相模型高效模擬噴霧破碎。2019：GEKO 湍流模型2019 年，Ansys 湍流團隊推出了具有可調系數的廣義 k-ω 湍流 (GEKO) 模型。

interFoam：牛頓和非牛頓流體的VOF模型求解。4. 后處理：openfoam本身是基于C++編寫，在linux下運行，自身無法圖形化，云圖顯示一般使用paraview或者其他專業后處理工具。5. 上手體驗：有一定的入門門檻，學習成本比較高、不自帶GUI界面，由于是開源，所以bug比較多，但是全球也有很多人在對其優化，本身是非常強大的，是未來發展的大勢頭。

圖3展示了達到穩定狀態時流體域中心面的volume fraction截圖，藍色代表空氣，紅色代表混合油，由于VOF模型的原理所限，中間色代表每個單元格中空氣和混合油所占比重的程度，從實際角度看可理解為該處的混合油中存在微小的空氣氣泡。

8.定義VOF波使用 Simcenter STAR-CCM+ 中的VOF波物理模型可定義瞬態邊界條件以模擬自由表面上的波。VOF波模型依據用戶定義的波參數生成許多場函數。可在對象樹的適當節點中將這些場函數用作邊界和初始條件。1. 要創建VOF波，右鍵單擊連續體 > 物理 1 > 模型 > VOF 波 > 波節點，然后選擇新建 > 五階。2.

Maxwell軟件可以模擬變壓器的電磁場分布，從而精確計算出鐵芯損耗、繞組損耗等，參考前面的文章。計算出功率損耗分布，可以看到不同位置的功率損耗是不同的,功率損耗密度不同.變壓器模型變壓器模型產生的功率損耗分布 2.

wx_fmt=png&amp;from=appmsg"></p><p><strong>2.4&nbsp;模型設置</strong></p><p>采用<em>k-w&nbsp;SST</em>&nbsp;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。

1995年，CFX成功實現了全隱式多網格耦合算法，該算法以其穩健的收斂性能和優異的運算速度，成為CFD發展的里程碑。CFX采用有限體積法，在保證有限體積法守恒特性的基礎上，吸收了有限元法的數值精確性。CFX在湍流模型上一直是業界領先，最先使用了SST轉捩模型、大渦模擬和分離渦模擬等高級湍流模型。2003年，CFX加入全球最大的CAE仿真軟件Ansys大家庭。

1.2 General設置由于是晃動問題，此處設置為瞬態計算1.3 材料定義因案例只進行簡單模擬，此處添加材料為water。實際情況中要根據具體材料來設置。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。

（a）體積分數云圖（紅色為水，藍色為空氣）（b）總阻力仿真結果與實驗對比 圖6 船舶靜水阻力計算 5） 新增多相流VOF空化模型（BETA版），可模擬空化現象在多相流VOF模型的基礎上，AICFD 2023R2新增Zwart空化模型（BETA版），可用于模擬旋轉機械中由于壓力快速改變引起的空泡產生和破裂現象（即空化現象），并評估空化對旋轉機械效率的影響