分离 VOF 求解器参考

分离 VOF 求解器控制相体积分数的求解更新。更具体而言,它求解流体中存在的每个相的离散化体积分数守恒方程。

分离 VOF 求解器属性

专家类别中的属性用于临时调试情况,但会降低模拟精度并增加内存使用量。不建议更改其中的任何属性,除非通晓 Simcenter STAR-CCM+ 中使用的离散化方法。

分离 VOF 求解器没有冻结求解器属性。如果要防止对体积分数场进行任何更新,则在分离流求解器中激活冻结流属性。

求解策略

控制求解器迭代中体积分数传输的策略。选项包括:

  • 单步

    选定此求解策略后,分离 VOF 求解器将在每个时间步执行单步。这是默认设置。请参见单步求解器属性

  • 显式多步(已弃用)

    显式多步求解策略选项已弃用,将在未来版本中移除。
    如果选择此求解策略,分离 VOF 求解器将在每个时间步执行多步。此选项将时间子循环应用于体积分数的传输,且可以提高两相之间交界面的分辨率。显式方案在自由表面网格单元中施加严格的 CFL 条件,其中, C F L N exp 1 ,因为它需要解析所有时间尺度。显式多步求解器将子步时间步长限制为 HRIC 限制,以确定所需的子步数。但是,在某些动态自由表面模拟中,所需的子步数变化明显,有时导致数量过多,从而影响 CPU 时间。多步进可以用于重叠网格,但并不兼容混合平面交界面。

    显式多步进可以用于重叠网格,但并不兼容混合平面交界面。

    相应的子节点可用于指定适当的设置。请参见显式多步(已弃用)求解器属性

  • 隐式多步

    如果选择此求解策略,分离 VOF 求解器将在每个时间步执行多步。

    隐式多步求解器不受严格的 CFL 条件限制,并且体积分数传输不限制全局时间步长。使用此选项时,用户指定的固定隐式子步数将用于求解体积分数传输方程。此外,当 CFL 数超过 HRIC 限制时,隐式多步求解器允许交界面弥散。

    如果全局时间步长小到足以正确解析物理问题,但大到无法满足 HRIC 稳定性要求,则与减小全局时间步长相比,使用适当子步数的隐式子步成本更低。由于该方法不受时间步长限制,因此在处理高度动态模拟时,建议将其用于替代显式多步方法。

    相应的子节点可用于指定适当的设置。请参见隐式多步求解器属性

    多步进与使用一阶时间离散的隐式非稳态求解器或与 PISO 非稳态求解器兼容。多步进与二阶时间离散不兼容。
    不建议对稳态模型使用多步进。对于稳态模拟,使用单步求解策略。
更新频率

控制求解器迭代中体积分数传输的频率。选项包括:

  • 第一次迭代和最后一次迭代

    仅适用于 PISO 非稳态模拟。此选项是默认设置。

  • 最后一次迭代

    仅适用于 PISO 非稳态模拟。当压力场、速度场和体积分数场非常松散耦合时,此选项会很有用。

  • 每次迭代

    对于隐式非稳态模拟和稳态模拟,此选项是可用的设置。对于 PISO 非稳态模拟,此选项有助于提高稳定性,但计算运行时间会延长。

保留临时储存
开启时,Simcenter STAR-CCM+ 将保留求解器在迭代期间生成的额外场数据。保留的特定数据取决于求解器,且在后续迭代期间可用作场函数。默认情况下关闭

单步求解器属性

分离 VOF 单步求解器

亚松弛因子
每次迭代时,此属性都会控制新计算的求解取代旧求解的范围。

选择隐式非稳态模型时,默认值为 0.9。选择 PISO 非稳态模型时,此值始终设为 1。

显式多步(已弃用)求解器属性

分离 VOF 多步求解器。

亚松弛因子
此属性控制更新的体积分数场在多步进结束之后的应用程度(与上一次内部迭代的结果相比)。

选择隐式非稳态模型时,默认值为 0.95。选择 PISO 非稳态模型时,此值始终设为 1。

[最小值,最大值] 步数

允许的最小和最大子步数。默认范围为 [2, 200]。

如果子步数的步长通过子步 CFL 数的指定值计算得出,而该子步数不足以让体积分数场前进约全局时间步长,则使用大于指定数的子步 CFL 数。然而,此举可能导致质量守恒问题。对应于 Eqn. (2629) 中的 N exp

库朗数

子步的目标 CFL 数。使用此值以确定子步的时间步长。有效范围为 0.0 到 0.5。默认值为 0.15。此值为 Eqn. (2634) 中的 CFLmax*

Enforce Courant Number(强制使用库朗数)

仅在属于交界面的网格单元中的最大 CFL 数大于最大步数值乘以库朗数值的结果时,此选项才有关。激活此选项后,体积分数场在时间上仅前进了约最大步数乘以子步的时间步长的程度,该子步时间步长通过子步 CFL 数的指定目标值计算得出。此时间步小于全局时间步长。仅在使用非稳态运行趋近准稳态求解时,才会激活此属性。

隐式多步求解器属性

分离 VOF 隐式多步求解器。

亚松弛因子

每次迭代时,此属性都会控制在每个子步新计算的求解取代旧求解的范围。

选择隐式非稳态模型时,默认值为 0.9。选择 PISO 非稳态模型时,此值始终设为 1。

步数

指定的固定隐式子步数。指定的步数不受交界面附近的严格 CFL 数限制。因此,当子步 CFL 数超过 HRIC 限制时,允许交界面弥散,不会对质量守恒产生任何负面影响。

增加子步数会增加内存要求以及计算工作量。允许步数范围介于 1 到 20 之间。默认值为 3。如果步数设为 1,则求解类似于单步求解器策略中的求解。对应于 Eqn. (2628) 中的 N i m p