定义液相和 VOF 波

要定义流体,则创建空气相和水相。要定义波,需要创建一个五阶波(通过对斯托克斯波理论进行五阶近似来建模)。五阶波类似于真实的波。波形和波相速度取决于水深、波高和水流。

  1. 右键单击多相 > 相节点并选择新建。
    1. 重复上一步骤,再创建一个相。
    2. 将相 1 重命名为 Water,相 2 重命名为 Air。
    3. 右键单击 Water 节点并单击选择模型...。
    4. 在水模型选择对话框中,选择以下模型:
      组合框 模型
      材料 液体
      状态方程 恒密度
    5. 单击关闭。
    6. 对于 Air 相,选择以下模型:
      组合框 模型
      材料 气体
      状态方程 恒密度
要创建五阶波:
  1. 右键单击连续体 > 物理 1 > 模型 > VOF 波 > 波节点,然后选择新建 > 五阶。
要链接五阶波,创建链接的 VOF 波 1。可以将链接的 VOF 波 1 关联的场函数应用为边界条件。通过此方法,当以后更改 VOF 波指定时,不需要更新所有相关边界的场函数。
  1. 右键单击 VOF 波 > 波节点,然后选择新建 > 链接的
  2. 定义五阶 VOF 波设置:
    1. 展开五阶 VOF 波 1 节点,然后设置以下属性:
      节点 属性 设置
      五阶 VOF 波 1 水位点 [210.0 m, 0.0 m, 0.0 m]

      初始化模拟时,此值定义 Z 方向上的平均水位。在波的前进方向 (-X),此值指定一个点,直到该点为止,都将使用该波进行波初始化。从该点开始,使用平波初始化自由表面。

      前进方向 $${AdvancingDirection}

      预定义的矢量参数,用于指定波传播方向 (-X)。

      波高 ${WaveAmplitude}*2.0

      波高为 20m,即波幅的 2 倍。

      水深 5000.0 m

      对于五阶波,水深会影响波形。要尽量减少水深对波形的影响,可设置一个非常大的值。

      指定类型 波长
      波长指定 波长 ${Wavelength}

      波长为 400m。

      链接 VOF 波 1 参考的 VOF 波 五阶 VOF 波 1

      求解初始化后,水自由表面显示如下:



VOF 多相模型采用高分辨率交界面捕捉方案,以精确逼近网格单元面上的体积分数并提高交界面分辨率。
  1. 展开流体体积 (VOF) 节点,然后设置以下属性:
    节点 属性 设置
    HRIC CFL_I 50.0
    CFL_U 100.0
    角系数 0.15
    自适应网格插值 选项 锐化重构

    这种设置组合可确保有二阶 HRIC 方案用于大库朗数。要模拟海浪,将角系数设为 0.15 是推荐的典范做法。

  2. 展开物理 1 > 初始条件节点,并设置以下属性:
    节点 属性 设置
    固体应力压力 方法 场函数
    标量函数 VOF 波 > 链接 VOF 波 1 > 链接 VOF 波 1 的重流体静压力
    湍流强度 值 1.0E-5
    湍流粘度比 值 1.0E-4
    速度 方法 场函数
    矢量函数 VOF 波 > 链接 VOF 波 1 > 链接 VOF 波 1 的速度
    体积分数 方法 复合 N-1
    复合 N-1 > Water 方法 场函数
    标量函数 VOF 波 > 链接 VOF 波 1 > 链接 VOF 波 1 的重流体体积分数
  3. 保存模拟。