定义相间相互作用和流态转换

相间相互作用描述空气和水两种材料(相)对彼此的相互影响。在混合多相设置中,还可使用相间相互作用来控制水向不同流态的转换。

总体而言,需要五种相间相互作用:
相间相互作用 相 流态转换机制
VOF-VOF 水和空气 -
VOF-拉格朗日 水和水滴 一次破碎:大液滴(VOF 液斑)和带状液膜通过 VOF 模型解析。接下来,带状液膜破碎形成液滴。只有最小 Blob 球度为 0.7 且小于最大 Blob 直径 5 cm 的球形 VOF 微液滴会转换为拉格朗日液滴。微液滴球度定义为理想球体的表面与具有相同微液滴体积的微液滴的实际表面之比。解析的欧拉-拉格朗日转换模型可处理此转换。当拉格朗日液滴撞击水自由表面时,这些液滴按照碰撞模型转换为 VOF 水。
膜-拉格朗日模型 水滴和水膜 在液膜表面上相互碰撞的拉格朗日水滴将转换为一层薄薄的未解析液膜。液膜可吸收拉格朗日液滴的质量与能量。对于本教程案例,仅考虑一个方向的转换,即从液滴转换到液膜。不考虑通过剥离从液膜转换到液滴。
薄膜-VOF 水膜和水 根据空气和水之间的相交界面处的水体积分数,VOF 水和液膜水可互相转换。此转换也受交界面的网格分辨率影响。
薄膜-VOF 水膜和空气 -

水与空气之间交界面的形状和位置受到表面张力效应的影响。因此,对于能够描述水和空气之间关系的所有相间相互作用,激活其表面张力。

要定义相间相互作用:

  1. 在自由表面水和空气相之间创建相间相互作用:
    1. 右键单击 Physics 1 > 模型 > 多相相互作用 > 相间相互作用节点,然后选择新建 > 空气 > 水。
      此操作将创建空气和水之间的 VOF-VOF 相间相互作用。
    2. 将相间相互作用 1 节点重命名为 Air-Water(空气-水)。
    3. 右键单击空气-水 > 模型节点,然后选择以下模型:
      组合框 模型
      可选模型 多相材料
      表面张力
    4. 单击关闭。
  2. 创建 VOF 自由表面水相和拉格朗日水滴之间的相间相互作用:
    1. 右键单击多相相互作用 > 相间相互作用节点,然后选择新建 > 水 > 水滴。
    2. 将相间相互作用重命名为 Water <-> Water Droplets(水 <-> 水滴)。
    3. 选择水 <-> 水滴节点,然后选择以下模型:
      组合框 模型
      可选模型 已解析过渡
      碰撞
    4. 单击关闭。
    5. 编辑已解析过渡 > 欧拉-拉格朗日过渡准则节点,然后设置以下属性:
      节点 属性 设置
      Blob 直径准则 最小 Blob 直径 0.0 m
      最大 Blob 直径 0.05 m
      Blob 形状准则 最小 Blob 球度 0.7
      最小 Blob 惯性张量特征值比 0.0
  3. 创建拉格朗日水滴和水膜之间的相间相互作用:
    1. 右键单击相间相互作用节点,然后选择新建 > 水滴 > 水膜。
    2. 将相间相互作用重命名为 Water Droplets -> Film(水滴 -> 水膜)。
    3. 右键单击水滴 -> 水膜 > 模型节点,然后选择以下模型:
      组合框 模型
      可选模型 多相材料
      碰撞
    4. 单击关闭。
  4. 创建 VOF 自由表面水相和水膜之间的相间相互作用:
    1. 右键单击相间相互作用,然后选择新建 > 水 > 水膜。
    2. 将相间相互作用重命名为 Water <-> Water Film(水 <-> 水膜)。
    3. 右键单击水 <-> 水膜节点,然后选择以下模型:
      组合框 模型
      可选模型 多相材料
      已求解液膜
    4. 单击关闭。
  5. 创建 VOF 空气相和水膜之间的相间相互作用:
    1. 右键单击相间相互作用节点,然后选择新建 > 空气 > 水膜。
    2. 将相间相互作用重命名为空气 - 水膜。
    3. 右键单击空气-水膜节点,然后选择以下模型:
      组合框 模型
      可选模型 多相材料
      表面张力
    4. 单击关闭。
  6. 保存模拟。