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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。

<p>對(duì)于兩相流模擬，模型主要分為兩大類(lèi)：高相分?jǐn)?shù)模型和界面捕捉類(lèi)模型。當(dāng)我們關(guān)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?jǐn)?shù)模型，此模型適用于氣泡特別多的流動(dòng)問(wèn)題。對(duì)于有明確邊界的流體－流體問(wèn)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(duì)此類(lèi)有邊界面的問(wèn)題。

沸騰模型進(jìn)行模擬 Non-Local Boundary Field方法 此方法將壁面沸騰視為非局部現(xiàn)象，能夠降低RPI 模型對(duì)網(wǎng)格的敏感性（y+<30） RPI沸騰模型修正 基于將壁面沸騰視為非局部現(xiàn)象的概念，采用了Non-Local Boundary Field Model線(xiàn)平均過(guò)程 RPI 模型+Population

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(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。

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(wú)法產(chǎn)生氣泡。 激活能量方程。此例為層流流動(dòng)，不激活湍流模型。5 材料設(shè)置添加材料water-vapor及water-liquid。修改材料屬性。

2.5 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。2.6 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。3 后處理設(shè)置通過(guò)mesh與contours添加后處理云圖。

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。

圖3 六面體網(wǎng)格 模擬計(jì)算在Fluent中完成，兩相流模型采用VOF進(jìn)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(guān)設(shè)置如圖4所示，該問(wèn)題的主要復(fù)雜點(diǎn)在于網(wǎng)格的處理和Fluent中設(shè)置和參數(shù)的選擇。

圖5網(wǎng)格劃分3.空化求解設(shè)置與物理模型選擇 本文空化涉及兩相介質(zhì)，分別為水相與水蒸氣相，在進(jìn)行空化設(shè)置之前需要選用歐拉多相流模型并新建兩相介質(zhì)并設(shè)置各自物理屬性，完成兩相新建后創(chuàng)建多相互作用模型，具體模型選擇VOF-VOF相間相互作用-多相材料模型，指定水相為主相，水蒸氣相為次相，完成主次相設(shè)置后選擇Schnerr-Sauer空化模型，完成空化設(shè)置。

VOF模型相關(guān)設(shè)置如下圖所示。 為進(jìn)行流固耦合計(jì)算，需要進(jìn)一步打開(kāi)結(jié)構(gòu)模型，具體設(shè)置如下：3.5 初始化設(shè)置 此處需要進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置，首先打開(kāi)光順和重構(gòu)，并進(jìn)行高級(jí)設(shè)置。

2.7 顯示多流型多相流流動(dòng) 1、創(chuàng)建等值面 創(chuàng)建等值面用于顯示空氣-水分界面。

?本案例利用Fluent中的VOF模型，對(duì)氣體上浮問(wèn)題進(jìn)行了仿真計(jì)算。該案例為多個(gè)通氣孔注入氣體問(wèn)題，幾何模型與仿真計(jì)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但通過(guò)該案例可延伸到魚(yú)缸增氧等較為復(fù)雜的仿真問(wèn)題。1 前處理設(shè)置采用scdm建立如下圖所示的仿真計(jì)算幾何模型。 ?

</p><p>&nbsp;</p><p>QQ::</p><p>負(fù)體積是由於element本身產(chǎn)生大變形造成自我體積的內(nèi)面跑到外面接著被判讀為負(fù)體積，</p><p>控制使element不出現(xiàn)不合理變形的方法就如同dragonwen與ayke所說(shuō)的幾點(diǎn)，注意使Hourglassing情形減少，有以下幾個(gè)方法可以試看看</p><p>1.避免單點(diǎn)loading=&amp;gt;不要將force施在單一node

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(hù)定義的波參數(shù)生成許多場(chǎng)函數(shù)。可在對(duì)象樹(shù)的適當(dāng)節(jié)點(diǎn)中將這些場(chǎng)函數(shù)用作邊界和初始條件。1. 要?jiǎng)?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.

在重力作用下，氣液兩相之間呈現(xiàn)出明顯的相間界面，使用多相流模型中的VOF（Volume of Fluid）模型追蹤液面隨時(shí)間的變化。VOF模型是一種在固定的歐拉網(wǎng)格下的表面跟蹤方法。當(dāng)需要得到一種或多種互不相融流體間的交界面時(shí)，可以采用這種模型。在VOF模型中，不同的流體組分共用著一套動(dòng)量方程，計(jì)算時(shí)在全流場(chǎng)的每個(gè)計(jì)算單元內(nèi)，都記錄下各流體組分所占有的體積分率。

（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(chē)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)。

此外，還研究了壁面接觸角，微通道入口流速等參數(shù)對(duì)兩相流的影響。一些結(jié)果云圖如下： 圖二 交流電場(chǎng)分布 圖三 液滴分布 圖三 液滴與場(chǎng)強(qiáng)分布 通過(guò)FLUENT二次開(kāi)發(fā)，建立了三維電流體動(dòng)力學(xué)模型，該模型實(shí)現(xiàn)了VOF方法和泄漏介質(zhì)模型的耦合，可以得到與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)完全一致的結(jié)果。

1、VirtualFlow界面流模型VF中有兩種處理界面流的方法，分別是VOF方法和LevelSet方法，兩種方法各有千秋，相關(guān)的不同與優(yōu)劣，在本公眾號(hào)的文章《LMFD應(yīng)用 | LBM直接求解水平集方程，實(shí)現(xiàn)氣液/液液兩相流模擬》中有詳細(xì)的介紹，有感興趣的讀者可參考閱讀。VirtualFlow中的VOF模型與其他CFD仿真軟件是一樣的，但是在LevelSet模型上獨(dú)到之處。

在此我們不討論這個(gè)模型的方程，我個(gè)人對(duì)這個(gè)模型有一點(diǎn)評(píng)論： 歐拉歐拉模型相對(duì)于VOF模型非常便宜，在文獻(xiàn)中我見(jiàn)過(guò)模擬氣泡的如果采用VOF需要上千萬(wàn)的網(wǎng)格，歐拉歐拉模型幾十萬(wàn)網(wǎng)格就搞定； 歐拉歐拉模型界面力模型非常不完善，也就是方程中的。