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8.定義VOF波使用 Simcenter STAR-CCM+ 中的VOF波物理模型可定義瞬態(tài)邊界條件以模擬自由表面上的波。VOF波模型依據(jù)用戶定義的波參數(shù)生成許多場函數(shù)?？稍趯ο髽涞倪m當(dāng)節(jié)點(diǎn)中將這些場函數(shù)用作邊界和初始條件。1. 要創(chuàng)建VOF波，右鍵單擊連續(xù)體 > 物理 1 > 模型 > VOF 波 > 波節(jié)點(diǎn)，然后選擇新建 > 五階。2.

2 計(jì)算設(shè)置2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格通過Switch to Solution導(dǎo)入網(wǎng)格進(jìn)行求解計(jì)算。 2.2 General設(shè)置選擇瞬態(tài)計(jì)算，并設(shè)置重力加速度2.3 材料定義此處添加材料為water作為海水。 2.4 模型設(shè)置 采用 k-w SST 湍流模型，并開啟VOF多相流模型。

在本例中，該體可以沿X 軸向自由平移（浪涌），沿Z 軸向自自平移（升降），圍繞 Y 軸自由旋轉(zhuǎn)（俯仰）。（6）創(chuàng)建VOF波；VOF波模型生成多個場函數(shù)，這些場函數(shù)基于用戶定義的波參數(shù)?？稍趯ο髽涞倪m當(dāng)節(jié)點(diǎn)中將這些場函數(shù)用作邊界和初始條件。要創(chuàng)建VOF 波。右鍵the Continua >Physics 1 > Models > VOF Waves > Waves，選擇flat。

邊界條件：進(jìn)口、出口、兩側(cè)、底部為速度進(jìn)口，體積分?jǐn)?shù)為復(fù)合，空氣相和水相分別為一階波的輕/重流體體積分?jǐn)?shù)，速度設(shè)置為一階波的速度，區(qū)域>物理?xiàng)l件節(jié)點(diǎn)下，VOF波區(qū)選項(xiàng)選擇力，物理值節(jié)點(diǎn)下的VOF波力長度設(shè)置為15m（1.5~2倍的波長），力VOF波指定選擇一階VOF波，進(jìn)口、出口、兩側(cè)均激活，底部不激活；頂部為壓力出口，體積分?jǐn)?shù)同上，壓力設(shè)置為一階波的靜壓，不激活Wave Forcing。

wx_fmt=png&amp;from=appmsg"></p><p><strong>2.4&nbsp;模型設(shè)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(shè)置如下，開啟open channel flow和open channel wave bc模型。

右鍵單擊Continua > Physics 1 > Models > VOF Waves> Waves，選擇New > Flat，在出現(xiàn)的Flat Vof Wave 1節(jié)點(diǎn)設(shè)置流和風(fēng)的速度；設(shè)置完Flat Vof Wave 1的屬性如下（7）設(shè)置初始條件；設(shè)置壓力、速度和體積分?jǐn)?shù)的初始條件。（8）阻尼波反射；在流動阻力模擬時(shí)發(fā)生波反射。

模擬對象為鋁水反應(yīng)器，其為一個圓柱形容器，為加快計(jì)算速度，本模擬選擇二維模型進(jìn)行計(jì)算。使用fluent中的VOF模型、Species組分運(yùn)輸模型進(jìn)行鋁水化學(xué)反應(yīng)的設(shè)置，監(jiān)測溫度場變化。提供完整源文件和完整錄制教學(xué)視頻指導(dǎo)，可直接出圖，也可根據(jù)錄屏教程進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。

右鍵單擊Continua > Physics 1 > Models > VOF Waves> Waves，選擇New > Flat，在出現(xiàn)的Flat Vof Wave 1節(jié)點(diǎn)設(shè)置流和風(fēng)的速度；設(shè)置完Flat Vof Wave 1的屬性如下（7）設(shè)置初始條件；設(shè)置壓力、速度和體積分?jǐn)?shù)的初始條件。（8）阻尼波反射；在流動阻力模擬時(shí)發(fā)生波反射。

本案例利用Fluent中的VOF模型和重疊網(wǎng)格技術(shù)，對水平圓柱以恒定速度入水問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。以miao實(shí)驗(yàn)為例，展開砰擊系數(shù)的計(jì)算。該案例僅作簡單介紹，后續(xù)可以運(yùn)用到小球自由落體入水、船舶出入水、水上飛機(jī)出入水等多種案例的計(jì)算。

圖8邊界條件設(shè)置6.后處理效果 旋轉(zhuǎn)機(jī)械處理效果中，流場速度矢量與流場流線均為有效的流場表征方法，其分別通過STAR-CCM+場景節(jié)點(diǎn)中的矢量場景以及流場場景進(jìn)行設(shè)定，其中流線場景設(shè)定需要提前在衍生零部件中創(chuàng)建流線衍生零部件。

設(shè)置重力加速度為重力加速度為y方向，大小-9.81m/s2。4 設(shè)置計(jì)算模型添加多相流模型為VOF模型，設(shè)置歐拉相數(shù)量為2。這里如果想要產(chǎn)生氣泡，需要設(shè)置為VOF模型，如果設(shè)置了Mixture模型，氣液界面不明顯，無法產(chǎn)生氣泡。 激活能量方程。此例為層流流動，不激活湍流模型。

車輛水管理 (Water Management)· 涉水分析：模擬車輛通過積水路面時(shí)，水是否會進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣口或艙室。參考案例-多相流體-VOF：重力驅(qū)動流體參考案例-多相流體-VOF：使用自適應(yīng)網(wǎng)格化的油箱晃動· 表面水污染：分析雨天行駛時(shí)，側(cè)窗、后視鏡上的水流路徑，優(yōu)化雨刮器和車身設(shè)計(jì)，保證駕駛員視野清晰。

2 計(jì)算設(shè)置2.1 導(dǎo)入網(wǎng)格通過Switch to Solution導(dǎo)入網(wǎng)格進(jìn)行求解計(jì)算。2.2 General設(shè)置選擇瞬態(tài)計(jì)算，并設(shè)置重力加速度2.3 邊界條件因模擬倒酒問題，因此在網(wǎng)格圖片中杯口的小圓孔被定義為速度進(jìn)口，剩余部分為壓力出口，其他部分皆為壁面。

將空氣（ρg=1.22kg/m3，μg=1.78×10?5kg/ms）和水（ρl=998kg/m3，μl=0.001kg/ms）注入一根共流水管中。水管截面的外環(huán)圈向管內(nèi)供水，管軸線上的小同心管向管內(nèi)供氣。假設(shè)在t=0時(shí)，域中沒有完全發(fā)展的速度剖面，并且可以忽略入口邊緣效應(yīng)。根據(jù)Bretherton推論中的極限，忽略重力效應(yīng)，Bo<0.842（邦德數(shù)定義為重力和表面張力間的比率）。

在材料庫中選擇water-liquid復(fù)制，添加到可用材料中。選擇VOF多相流模型，設(shè)置主相為空氣，分相為液體水，相間作用力設(shè)置表面張力系數(shù)為0.072N/m。圖8 湍流模型設(shè)置圖9 VOF模型設(shè)置空氣和水入口均改為速度入口，在混合相中設(shè)置空氣和水的速度都是2m/s，切換為水相，設(shè)置空氣和水入口水的體積分?jǐn)?shù)分別為0和1。

在笛卡爾坐標(biāo)系中，Navier-Stokes控制方程由以下幾個部分組成：式中U表示速度矢量，ρ是流體密度，p*是偽動壓，g是重力加速度，X是位移矢量，μeff是有效動力黏度，μ是水或空氣的動力黏度，σ是表面張力系數(shù)，κ是界面的曲率。此外，為封閉求解雷諾時(shí)均N-S方程，本文采用k-omega SST湍流模型。對于VOF方法，必須求解一個額外的方程來描述相的運(yùn)動。

后處理與結(jié)果分析：</p><p>&nbsp;&nbsp;· 可視化：生成速度矢量圖、流線圖、等值面圖、動畫等。

請注意，POP基於標(biāo)量繞射理論，因此不適用於特徵尺寸通常為次波長的超穎透鏡。有興趣嘗試在OpticStudio中設(shè)計(jì)DOE或超穎透鏡嗎？請查看OpticStudio產(chǎn)品頁面以了解更多訊息並獲得免費(fèi)試用版。參考文獻(xiàn):[1] Chen, W.T., Zhu, A.Y. & Capasso, F.

： 插入矩形體素，長0.01，寬0.6，高0.15 設(shè)置平移 x = 1m 設(shè)置為固體域，并指定運(yùn)動速度為 y=3.46m/s圖3 矩形體素VirtualFlow中物理模型設(shè)置： 基本方程為 壓力、U速度、V速度 重力 y=-9.8，開啟靜水壓力項(xiàng) 多相流模型 Level-Set，開啟動態(tài)接觸角模型，表面張力設(shè)置0.072Nm