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

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

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數(shù)多相流模型。其不能預測出氣泡的形狀。下面這個圖是用高相分數(shù)多相流模型模擬的，很明顯，看不出來氣泡的形狀。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。正是因為前者偏向直接模擬，因此在使用VOF的時候，需要巨量的網(wǎng)格。

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(yè)CFD軟件大多采用VOF方法，而定位于多相流仿真的國產(chǎn)通用流體仿真軟件Virtualflow采用Level Set方法進行界面流仿真。

（a）總壓等值面圖（顏色代表速度大小） （b）聲壓級頻譜圖5 某乘用車氣動噪聲仿真分析 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、混合流動等多相流仿真分析。其中，VOF模型是一種應用于固定歐拉網(wǎng)格的界面跟蹤技術，適合模擬分層或自由表面流動。

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。

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(wǎng)格技術精準模擬船體運動導致的網(wǎng)格拓撲變化，避免因劇烈變形導致的求解發(fā)散；多相流VOF模型精確捕捉船體-波浪-空氣的交互細節(jié)，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(wěn)定性。

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(shù)定義為常數(shù)0.072。湍流模型選擇k-e模型。3.5 圓柱運動設置對前景網(wǎng)格進行運動設置，采用網(wǎng)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。

本次報告將重點介紹Ansys Fluent多相流模型的更新進展以及應用案例，如VOF模型，歐拉多相流模型，DPM模型，以及模型轉換方面的更新以及部分應用實例。

（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支持求解界面流問題、混合流問題、顆粒流問題，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）。

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

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)療等各個行業(yè)：? Lagrangian Dispersed Phase Model (DPM)? Volume of Fluid model (VOF)? Eulerian Model

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(shù)定義為常數(shù)0.072。1.5 網(wǎng)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(wǎng)格進行標記。1.6 初始化設置進行初始化，相2的體積分數(shù)設置為0。進行局部初始化，將罐體賦予水相。

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(shù)定義為常數(shù)0.072。2.6 初始化設置進行初始化，相2的體積分數(shù)設置為0。3 后處理設置通過mesh與contours添加后處理云圖。

VOF方法與LS方法作為目前最為流行的兩種多相流自由表面捕捉方法，二者應當在充分收斂的計算條件下得到流動規(guī)律與仿真質量相對一致的結果。然而，在文獻中，我們發(fā)現(xiàn)對于分別采用VOF和LS方法的水平管道中的兩相流動的數(shù)值仿真，得到的仿真結果之間似乎存在明顯的差異。