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&nbsp;界面捕捉效果：LS vs VOF</h2><p>本文主要討論通用流體仿真軟件Virtualflow中用到的LS方法和開源軟件OpenFOAM中用到的VOF方法。為了驗證LS方法和VOF方法對界面捕捉的效果，下面展示Albadawi文獻中采用這兩種方法計算模擬的氣泡變化過程，并與實驗進行了對比分析。

<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.

本案例利用Fluent中的VOF模型，對帶結構物的階梯水槽波浪問題進行了仿真計算。 該案例比較簡單，屬于Fluent VOF波浪造波問題的一個延伸，模擬近岸區域的橋墩受波浪運動時的受力仿真問題。 1 前處理設置采用scdm軟件對幾何結構進行劃分。

本案例利用Fluent中的VOF模型，對罐體晃動問題進行了仿真計算。在罐體晃動問題中，一般需要定義區域速度。目前常用的定義方法有UDF與Fluent命名表達式兩種。本文主要對Flunet命名表達式的方法進行仿真計算。采用該方法的優點是可以將罐體晃動進行參數化計算，這一部分以后再講。

<p>本案例利用Fluent中的VOF模型，對波浪問題進行了仿真計算。</p><p>該案例比較簡單，但通過該案例可延伸到潰壩、泄洪，海洋平臺浮動等較為復雜的仿真問題。</p><p><strong>1 前處理設置</strong></p><p>采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。

國外商軟采用VOF方法，而VirtualFlow采用LS方法。VOF和Level Set作為被廣泛使用的兩種自由表面追蹤方法，其各自有繼承了一些有據可查的、積極的和消極的自身的優劣之處，如圖1所示。本文的重點不是通過開發修正這些劣勢，而是在評估VOF和LS在數值計算過程中的表現時需要合理地重視并盡量規避這些弊端。

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。

</p><p>&nbsp;<strong>1.1&nbsp;數值擴散</strong></p><p><strong>成因</strong>：</p><p>數值擴散是由于VOF方法中體積分數的對流項離散化誤差引起的，尤其在使用低階格式（如一階迎風格式）時更為顯著。</p><p>在界面捕捉過程中，界面形狀會隨著流動逐漸擴散，導致界面模糊，失去物理意義。

本案例利用Fluent中的VOF模型，對倒酒問題進行了仿真計算。該案例比較簡單，但通過該案例可延伸到水箱注水、平臺泄水，洪水淹沒地下空間等較為復雜的仿真問題。1 前處理設置采用了Fluent meshing進行前處理，多面體與核心六面體的方法對體網格進行劃分。

文章篇幅有限微信掃碼下方海報獲取完整版學習資料 一、VOF/Mixture模型更新 VOF/Mixture Model核心算法改進 改進Implicit Method算法、增加顯式VOF處理受限時的替代方法、改進了壓力出口邊界......

使用此方法具有明顯的優勢，可減小網格尺寸，從而降低執行模擬（包括螺旋槳幾何）的計算成本。如果不需要螺旋槳周圍的詳細流場、但需要正確推進指定，此方法十分有用。 2 問題描述 船舶工程的挑戰之一是，預測在旋轉螺旋槳產生推力的作用下，船體穿水移動的速度。

2020 年：AIAD 過渡模型和電池 3D 電化學2020 年，Fluent 成為第一個展示基于代數界面面積密度 (AIAD) 方法的歐拉多相變方法的商業軟件。該方法適用于一系列應用，例如壓水反應堆中冷卻劑損失的情況，與替代方法相比，與實驗數據非常吻合。

使用此方法具有明顯的優勢，可減小網格尺寸，從而降低執行模擬（包括螺旋槳幾何）的計算成本。如果不需要螺旋槳周圍的詳細流場、但需要正確推進指定，此方法十分有用。 2 問題描述 船舶工程的挑戰之一是，預測在旋轉螺旋槳產生推力的作用下，船體穿水移動的速度。

圖2船體外形圖3 計算域網格劃分PERA SIM Fluid提供了兩種網格劃分方法：基于拓撲的網格劃分和基于包面的網格劃分。考慮當前幾何模型已處理密閉且清理得較為干凈，選擇拓撲網格劃分方法，直接生成體網格。

?本案例利用Fluent中的VOF模型，對氣體上浮問題進行了仿真計算。該案例為多個通氣孔注入氣體問題，幾何模型與仿真計算過程比較簡單，但通過該案例可延伸到魚缸增氧等較為復雜的仿真問題。1 前處理設置采用scdm建立如下圖所示的仿真計算幾何模型。 ?