流体体积流建模

当每个相构成一个较大的结构,并且相间的总接触面积相对较小时,将使用流体体积 (VOF) 多相流模型。此模型用于求解涉及不混溶流体混合物、自由表面和相接触时间的问题。

在此类情况下,不需要额外对相间相互作用进行建模,并且所有相共享速度、压力和温度场的模型假设将成为离散化误差。水箱中晃动的流体(其中自由表面始终保持平滑)是此类流体的典型示例。

要设置 VOF 多相模拟:

  1. 设置物理连续体中的流体体积 (VOF) 模型。
  2. 定义多相混合物的成分。
    欧拉多相模型控制物理连续体中的欧拉相定义。需要指定流体混合物的总体属性和相成分。

    请参见定义欧拉相

  3. 指定每个相的材料组分,然后设置材料属性。
    需要设置每单个相的材料属性以及设置混合物的材料属性。对于多组分相,还需要设置相的各单个组分的材料属性。

    请参见指定材料组分

  4. 定义相间相互作用。
  5. 设置每个相的初始体积分数。
    请参见设置初始条件
  6. 为每个流体区域设置相源选项。
    请参见设置区域条件
  7. (可选)设置任何多孔区域。

    可以指定区域的孔隙率、每相的多孔惯性阻力和多孔粘性阻力,以及所需的任何体积分数源。

    请参见多孔区域工作流

如果要模拟因毛细管效应或渗透压引起的扩散等效应,为每个相指定适当的动量源。
  1. 选择区域 > [物理连续体] > 相条件 > [相] > 物理条件 > 动量源选项节点,然后将动量源选项设为指定

    请参见区域设置

  2. 设置流体的边界条件。
    请参见设置边界条件

如果要减少模拟的运行时间而不影响质量,可以使用多步进和/或自适应时间步进。通过采用缩减的时间步对体积分数传输方程进行子步进,多步进可用于增加全局时间步以降低计算成本。自适应时间步进用于根据物理或数值条件控制时间步。

  1. 如果要使用多步进来改进交界面分辨率,而不增加全局时间步:
    1. 选择求解器 > 分离 VOF 节点,将求解策略设为隐式多步显式多步(已弃用)

      选定此选项后,分离 VOF 求解器在每个时间步执行多个步。请参见多步进准则

    2. 选择隐式多步显式多步(已弃用)节点,然后指定显式多步(已弃用)求解器属性隐式多步求解器属性
  2. 如果要应用自动时间步控制,则选择自适应时间步模型并设置自适应时间步求解器属性。
  3. 如果要使用自动网格细化来提高交界面分辨率或缩短计算时间,则选择自适应网格模型。

    激活自由表面网格细化条件并指定适当的属性。

    请参见设置自由表面网格细化

  4. 设置适当的停止条件。

    可通过自动调整每时间步的内部迭代数,对 VOF 模拟的计算时间进行优化。

    请参见设置自动内部迭代