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。
    请参见设置流体体积 (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。

    请参见控制 VOF 模拟中的相间相互作用。

  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。在多步进中，使用缩减的时间步对体积分数输运方程执行子步进。通过使用多个子步，可以增大全局时间步，从而降低计算成本。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减小全局时间步：
    1. 选择求解器 > 分离 VOF 节点，然后将子步数设为大于一的值。

      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。

      隐式多步求解策略使用固定（用户指定）或动态（求解自适应）数量的隐式子步数。

    2. 要在固定或动态隐式子步进之间进行选择，选择分离 VOF > 子步指定节点，然后执行以下操作之一：
      子步指定 步骤
      固定 设置隐式多步求解器的子步数。
      动态 指定以下设置：
      • 最大子步数 - 每个全局时间步允许的最大子步数。
      • 目标子步库朗数 (CFL) - 求解器用于调整子步数的目标自由表面 CFL 值。
      • 截断百分比 - 要忽略的最大子步的分位数（以百分比计）。
      请参见子步指定。
  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。

    请参见设置自适应时间步进。

    注建议不要将自由表面隐式多步自适应时间步提供程序与动态隐式多步一起使用，因为这两个功能的有相似的函数。但是，自由表面隐式多步自适应时间步提供程序可以有效地与固定隐式多步一起使用。
  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。