Многофазные течения: знакомство с методом VOF - ГУ на свободной поверхности

Содержание материала

Граничные условия на свободной поверхности

На границе раздела фаз реализуются следующие граничные условия:

  • Непрерывность поля давления

2020 04 30 11 46 21 Window

Давление в граничной ячейке для жидкой фазы рассчитывается по формуле: P1 = P2 + σ12/R  , где σ12 –  значение коэффициента поверхностного натяжения от двух фаз,  R – радиус кривизны границы раздела в ячейке.

 

4

  • Равенство скоростей фаз 

2020 04 30 11 46 30 Window

  • Равенство сил трения

2020 04 30 11 46 38 Window

Также, на границе раздела фаз есть возможность задавать внешний теплообмен через свободную поверхность. 

Учёт Поверхностного натяжения

Поверхностное натяжение стоит использовать в задачах, когда характерная скорость сопоставима с величиной скорости, образуемой от поверхностного натяжения:

2020 04 30 11 01 31 Window

Расчёт поверхностного натяжения во FlowVision происходит автоматически на основе поверхностных натяжений во взаимодействующих фазах. В случае использования нескольких веществ в одной фазе (например, масло + вода), то поверхностное натяжение фазы соответствует свойствам более тяжелого вещества. Стоит отметить, что величину поверхностного натяжения можно задать самостоятельно в свойствах межфазного взаимодействия.

Если характерная скорость задачи гораздо выше, то данным параметром можно пренебречь. Например, в задачах кораблестроения скорости волн и корабля велики по сравнению со скоростью, возникающей от поверхностного натяжения.