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<p> &nbsp;我們介紹一下多相流模型的一種-VOF模型的適用場(chǎng)合及使用方法。通過(guò)VOF實(shí)例觀察兩相界面分布，了解VOF模型使用過(guò)程中的注意點(diǎn)。</p><p> </p><p> </p><p class="ql-align-center"><strong>1.

CFX1. 應(yīng)用領(lǐng)域：流體流動(dòng)、傳熱、輻射、多相流、化學(xué)反應(yīng)、燃燒。可滿足泵、風(fēng)扇、壓縮機(jī)、燃?xì)鉁u輪和水力渦輪等旋轉(zhuǎn)機(jī)械應(yīng)用的需求。2. 前處理：ANSYS CFX的網(wǎng)格具有完全的靈活性。所支持的網(wǎng)格類型包括三角形、四邊形、四面體、六面體、五面體和棱柱體（楔形）。

顯式VOF算法改進(jìn) 引入在時(shí)間步長(zhǎng)結(jié)束時(shí)求解VOF的新方法 VOF壓力出口邊界條件改進(jìn) Hybrid NITA 支持混合多相流模型 建議使用hybrid NITA 采用Hybrid NITA時(shí)不穩(wěn)定性探測(cè)器的改進(jìn) 引入了一種基于界面網(wǎng)格的新型CFL類型，實(shí)現(xiàn)了不穩(wěn)定檢測(cè)器與全局Courant數(shù)的同步

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(duì)此類有邊界面的問(wèn)題。目前主流的商業(yè)CFD軟件大多采用VOF方法，而定位于多相流仿真的國(guó)產(chǎn)通用流體仿真軟件Virtualflow采用Level Set方法進(jìn)行界面流仿真。

如果你的泡泡特別多，并且你不在乎氣泡的形狀是什么樣的，你只在乎我的水里面有多少空氣（氣含率），那么這種情況適用于高相分?jǐn)?shù)多相流模型。其不能預(yù)測(cè)出氣泡的形狀。下面這個(gè)圖是用高相分?jǐn)?shù)多相流模型模擬的，很明顯，看不出來(lái)氣泡的形狀。這兩大模型，前者屬于多相流中的直接模擬，后者模化多一些。正是因?yàn)榍罢咂蛑苯幽M，因此在使用VOF的時(shí)候，需要巨量的網(wǎng)格。

（a）總壓等值面圖（顏色代表速度大小） （b）聲壓級(jí)頻譜圖5 某乘用車氣動(dòng)噪聲仿真分析 4） 優(yōu)化多相流VOF算法AICFD 提供多種多相流模型，支持水管理、船舶靜水阻力、混合流動(dòng)等多相流仿真分析。其中，VOF模型是一種應(yīng)用于固定歐拉網(wǎng)格的界面跟蹤技術(shù)，適合模擬分層或自由表面流動(dòng)。

2.4 模型設(shè)置 采用 k-w SST 湍流模型，并開(kāi)啟VOF多相流模型。VOF模型設(shè)置如下，開(kāi)啟open channel flow和open channel wave bc模型。2.5 邊界條件簡(jiǎn)單模擬造波問(wèn)題，一端定義為速度進(jìn)口，一端定義為壓力出口，其他部分皆為壁面。

本案例基于Fluent深度還原帆船航行場(chǎng)景，攻克兩大技術(shù)壁壘：動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)精準(zhǔn)模擬船體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的網(wǎng)格拓?fù)渥兓苊庖騽×易冃螌?dǎo)致的求解發(fā)散；多相流VOF模型精確捕捉船體-波浪-空氣的交互細(xì)節(jié)，如興波阻力、飛濺流場(chǎng)及尾部渦旋，需平衡相間界面捕捉精度與計(jì)算穩(wěn)定性。

3.4 模型設(shè)置并開(kāi)啟VOF多相流模型。VOF模型設(shè)置如下，并開(kāi)啟表面張力，水的表面張力系數(shù)定義為常數(shù)0.072。湍流模型選擇k-e模型。3.5 圓柱運(yùn)動(dòng)設(shè)置對(duì)前景網(wǎng)格進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)置，采用網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)的方式，本案例以實(shí)驗(yàn)中的0.5124m/s展開(kāi)計(jì)算。具體的輸入如下圖所示。

FLUENT中的多相流模型 ANSYS FLUENT 提供了豐富的多相流模型，被廣泛應(yīng)用于能源化工、環(huán)境工程、冶金礦山、汽車、航空航天、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)行業(yè)：? Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)? Volume of Fluid model (VOF)? Eulerian Model

&nbsp;界面穩(wěn)定性問(wèn)題分析</strong></p><p>在VOF方法中，界面穩(wěn)定性是多相流模擬的核心問(wèn)題之一。界面捕捉的穩(wěn)定性直接影響模擬結(jié)果的物理準(zhǔn)確性，尤其在處理復(fù)雜界面形變、表面張力驅(qū)動(dòng)流動(dòng)以及高密度比流體時(shí)，數(shù)值誤差可能導(dǎo)致非物理現(xiàn)象。以下是界面穩(wěn)定性中兩個(gè)主要問(wèn)題的分析：<strong>數(shù)值擴(kuò)散</strong>和<strong>表面張力偽速度</strong>。

1.4 模型設(shè)置采用k-w SST 湍流模型，并開(kāi)啟VOF多相流模型。VOF模型設(shè)置如下，并開(kāi)啟表面張力，水的表面張力系數(shù)定義為常數(shù)0.072。1.5 網(wǎng)格標(biāo)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(wǎng)格進(jìn)行標(biāo)記。1.6 初始化設(shè)置進(jìn)行初始化，相2的體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為0。進(jìn)行局部初始化，將罐體賦予水相。

本次報(bào)告將重點(diǎn)介紹Ansys Fluent多相流模型的更新進(jìn)展以及應(yīng)用案例，如VOF模型，歐拉多相流模型，DPM模型，以及模型轉(zhuǎn)換方面的更新以及部分應(yīng)用實(shí)例。

（三）VirtualFlow多相流模型積鼎科技自研軟件VirtualFlow所包含的多相流模型。VirtualFlow支持求解界面流問(wèn)題、混合流問(wèn)題、顆粒流問(wèn)題，多相流模型包括：Level-set模型、VOF模型、均相流模型、代數(shù)滑移模型、離散相模型（有密相顆粒求解能力）。

” 在STAR-CCM+ 模擬中，混合多相流是指使用多個(gè)不同多相流模型的組合對(duì)多相介質(zhì)的多個(gè)流態(tài)進(jìn)行模擬。這種模擬功能拓寬了現(xiàn)實(shí)生活中多相流的模擬范圍。 在混合多相流模擬中，每個(gè)多相模型都涵蓋特定的流態(tài)。通過(guò)考慮局部流動(dòng)條件和網(wǎng)格單元尺寸的相相互作用來(lái)處理流態(tài)之間的相的轉(zhuǎn)變。此類模擬有多種應(yīng)用，例如車輛水管理（擋風(fēng)玻璃雨刷、后視鏡）、電動(dòng)機(jī)中的噴油冷卻或多相泵等。