VOF 波模型参考

Simcenter STAR-CCM+ 提供 VOF 波模型用于模拟轻流体-重流体交界面上的表面重力波。此模型通常与 6 自由度运动模型一起用于海洋应用。

VOF 波只能在单个物理连续体中进行建模。

表 1. VOF 波模型参考
理论 请参见自由表面波。
提供方式 [物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例 连续体 > Physics 1 > 模型 > VOF 波
要求
  • 空间:三维
  • 材料:多相
  • 多相流模型:流体体积 (VOF)
  • 可选模型:VOF 波
属性 请参见 VOF 波模型属性。
特定右键单击操作 请参见右键单击操作。
激活 模型 VOF 波区距离

请参见 VOF 波区距离模型参考。

模型控制(子节点) 为 K-Omega 以及标准和可实现 K-Epsilon 湍流模型激活涡旋限制器可实现性选项。

请参见 K-Epsilon 可实现性选项和 K-Omega 可实现性选项。

激活波节点。

请参见 VOF 波类型参考。

参考值 最小允许壁面距离

请参见参考值。

区域输入 请参见区域设置。
边界输入 请参见边界设置。
场函数 阻尼源项、力源项

请参见场函数。

VOF 波模型属性

阻尼常数 1
在 Eqn. (274) 中指定 f 1 ,用于 VOF 波阻尼。
阻尼常数 2
在 Eqn. (274) 中指定 f 2 ,用于 VOF 波阻尼。
阻尼指数
在 Eqn. (275) 中指定 n d ,用于 VOF 波阻尼。
注可以指定阻尼常数 1、阻尼常数 2 和阻尼指数常数作为参数。请参见全局参数。
启用理论比较
激活此选项后,内部流体域中的 VOF 波场函数也会随之更新。而停用此选项后,仅会更新流体域边界的 VOF 波场函数。

因此,可以绘制 VOF 波场函数的整个标量场。该图显示了所选波的斯托克斯波理论求解以及相应的阶数。可以将此理论求解与通过传输方程求解得出的体积分数图进行比较。

力常数
在 Eqn. (277) 中指定力系数 γ ,用于 VOF 波力。

右键单击操作

VOF 波 > 波节点上将启用以下右键单击操作。

新建 > [波类型]
其中,[波类型] 为平波、一阶、五阶、椭圆余弦、叠加、不规则或链接的。

有关每种波类型的信息,请参见 VOF 波建模和 VOF 波类型参考。

参考值

最小允许壁面距离
如今已开发壁面距离算法,将为几乎所有网格单元形状返回正定值。但是,某些衰减网格单元(例如,边界薄元网格单元)可能会返回一个接近零的值。由于湍流模型和壁面函数需要非零值,因此这可能会导致出现数值问题。为此,最小允许壁面距离将限制连续体中的壁面距离值。默认值为 1.0E-6 m。

如果一个或多个网格单元中限制壁面距离,将显示一条警告消息。在这种情况下,调查问题原因并尝试纠正这种情况。

区域设置

应用于流体区域。

VOF 波区选项
指定应用于区域中指定波区的 VOF 波处理类型。
方法对应的物理值节点
无
不应用阻尼或力。
无
阻尼
激活阻尼。

将阻尼长度指定节点添加到区域的物理条件中。

VOF 波阻尼长度
与启用了 VOF 波阻尼的阻尼起始边界之间的距离。指定的值必须至少为一个波长。

请参见 Eqn. (275),这是波阻尼的起点。

根据 Eqn. (274),在方程中为 w 速度 [109] 添加了一个阻力项。为了使所有效果保持一致,在用于初始化的波形中提供了阻尼效果。

力
激活力。

将力长度指定节点添加到区域的物理条件中。

力 VOF 波指定

此设置定义在边界处强制进行模拟求解的 VOF 波。此值为 Eqn. (277) 中的 ϕ* 。

  • VOF 波

    从物理连续体当前设置的 VOF 波列表中选择适当的波。

    对于具有多个 VOF 波的模拟,要简化每个波的区域条件设置,可以将链接的 VOF 波分配至“力 VOF 波指定”。

VOF 波力长度
请参见下文的描述。
力和阻尼
将同时激活力和阻尼。

将阻尼长度指定和力长度指定节点添加到区域的物理条件中。

VOF 波阻尼长度
请参见上面的描述。
力 VOF 波指定
请参见上面的描述。
VOF 波力长度
请参见下文的描述。
阻尼长度指定
指定是在区域级别设置阻尼长度还是为各个边界设置阻尼长度。如果 VOF 波区选项设为阻尼或力和阻尼,则此设置可用。
方法 对应的物理值节点
区域
在区域级别设置阻尼长度。
VOF 波阻尼长度

指定与启用了 VOF 波阻尼的阻尼起始边界之间的距离。指定的值必须至少为一个波长。

最佳阻尼区长度为大约两个波长。由于阻尼区最初无法靠近相关的体,因此应使求解域长于两个波长。

边界
为各个边界设置阻尼长度。
无。

将 VOF 波阻尼长度节点添加到区域中将 VOF 波阻尼边界选项物理条件设为是的每个边界的物理值中。

力长度指定
指定是在区域级别设置力长度还是为各个边界设置力长度。如果 VOF 波区选项设为力或力和阻尼,则此设置可用。
方法对应的物理值节点
区域
在区域级别设置力长度。
VOF 波力长度

指定与启用了 VOF 波力的力起始边界之间的距离。指定的值必须至少为一个波长。

最佳力区域长度为大约两个波长。由于力区域最初无法靠近相关的体,因此应使求解域长于两个波长。

边界
为各个边界设置力长度。
无。

将 VOF 波力边界选项节点添加到区域中将 VOF 波力边界选项物理条件设为是的每个边界的物理值中。

边界设置

VOF 波阻尼边界选项

当区域的物理条件中的 VOF 波区选项设为阻尼或力和阻尼时,以及当阻尼长度指定区域条件设为边界时,此设置可用。此选项仅适用于速度入口、压力出口和对称边界。

指定是否对边界使用 VOF 阻尼。

方法 对应的物理值节点
否
不应用阻尼。
无
是
在阻尼区边界之前应用阻尼。
VOF 波阻尼长度

与阻尼的起始边界之间的距离。指定的值必须至少为一个波长。

最佳阻尼区长度为大约两个波长。由于阻尼区最初无法靠近相关的体,因此应使求解域长于两个波长。

VOF 波力边界选项

当区域的物理条件中的 VOF 波区选项设为力或力和阻尼时,以及当力长度指定区域条件设为边界时,此设置可用。此选项仅适用于速度入口、压力出口和对称边界。

指定是否在边界对指定 VOF 波使用力。

方法 对应的物理值节点
否
不应用力。
无
是
在力区域边界之前应用力。
VOF 波力长度

与力的起始边界之间的距离。指定的值必须至少为一个波长。

最佳力区域长度为大约两个波长。由于力区域最初无法靠近相关的体,因此应使求解域长于两个波长。

场函数

阻尼源项

阻尼源项是添加到 w -速度方程的阻力项。此值为 Eqn. (274) 中的 S z d 。

力源项
波力源项将添加到传输(动量)方程中。此值为 Eqn. (277) 中的 q ϕ 。