体积分数重新初始化

基于重新初始化体积分数场的用户自定义准则，体积分数重新初始化模型可用于通过锐化或扩散交界面来按需修改自由表面。

在某些 VOF 模拟中，在网格重构或网格替换过程中可能会发生扩散。此扩散的发生是体积分数场的插值造成的，会导致已插值的求解失去其锐度，并在从旧网格传递到细化网格时逐渐扩散。体积分数重新初始化模型可用于重新锐化交界面，方法是为体积分数场重新初始化指定目标交界面宽度。体积分数重新初始化模型可以使用与网格重构相同的触发机制。

下图显示了某个模拟的体积分数分布，其中交界面在因网格重构而扩散后使用体积分数重新初始化进行了重新锐化。

网格重构之前	网格重构之后	使用重新初始化进行网格重构后

时间步过大、网格单元小或收敛求解不佳会导致局部 CFL 数量较大，从而导致 VOF 模拟中可能出现交界面扩散。当违反 HRIC 对流方案的 CFL 约束时，HRIC 方案将恢复为无条件稳定但更扩散的一阶方案。要解决此问题，可使用体积分数重新初始化模型来加快锐化交界面的恢复。引入基于体积分数梯度的用户自定义度量，以监视和确定扩散的交界面。一旦扩散超过一定程度，将启动重新初始化。

还可以结合自适应网格细化 (AMR) 来应用体积分数重新初始化模型。AMR 通常使尖锐交界面保持良好，方法是防止细化交界面网格单元或确保保持锐化度，即使细化这些网格单元时也是如此。如果此类交界面锐度不是必需或预期的，可使用体积分数重新初始化模型来减小这些区域的锐度，这也可降低模拟的计算成本。

体积分数重新初始化模型还可用于有意扩散自由表面以稳定某些模拟，在这些模拟中体积分数分布的不连续性质可能导致不稳定。例如，这些不稳定现象可能发生在表面张力主导的模拟中或在模拟的初始阶段。

作为许多此类情况的替代方法，可以使用交界面锐度水平降低或增加的修正 HRIC 方案（请参见交界面锐度）。