Многофазные течения: знакомство с методом VOF - Метод VOF во FlowVision

Содержание материала

моделирование двухфазного взаимодействия во FlowVision

Для моделирования взаимодействия фаз во FlowVision, необходимо создать в проекте минимум две сплошные фазы. Рассмотрим типовые способы задания двухфазного взаимодействия.

  •  Чтобы упростить численный расчёт, можно намеренно не задавать вещества в одной из фаз взаимодействия. Тогда будет реализовано взаимодействие типа сплошная фаза - вакуум

Вещества и физические процессы задаются только для одной фазы, другая фаза остаётся пустой (нет ни веществ, ни физических процессов). Ячейки, в которых возникает вакуум, становятся нерасчётными.
Поверхностное натяжение вычисляется из свойств веществ сплошной фазы (это свойство есть только у жидкости), либо задаётся вручную. 

  • Максимально приблизиться к реальным процессах можно при полноценном задании взаимодействия сплошная фаза - сплошная фаза.

Вещество и физические процессы задаются для обеих фаз. 
Поверхностное натяжение на границе раздела фаз для случая жидкость – газ принимается равным поверхностному натяжению жидкости. 
В случае жидкость - жидкость, коэффициент поверхностного натяжения рассчитывается как модуль разности поверхностных натяжений веществ обеих фаз.

Особенности работы с VOF

Главными особенностями при работе с VOF являются:

  • необходимость разрешения тонких структур: очень сложно (но возможно) разрешить методом VOF капли, пузырьки газа и пленки, имеющие размер меньше ячейки расчетной сетки. В этом случае не обойтись без дополнительного измельчения расчётной сетки, что повлечет за собой увеличения вычислительных мощностей. Частично это может быть решено за счет учета "VOF-частиц";
  • необходимость отслеживания консервативности фазы. При моделировании могут возникать численные эффекты (схемная диффузия или дисперсия), которые нарушают консервативность массы. Использование дополнительных настроек солвера или измельчении сетки помогают справиться с этой особенностью и улучшить решение.

Подходы к построению сетки и адаптации будут рассмотрены в статье «Инициализация VOF и расчётная сетка».
А подробное описание дополнительных настроек в статье "Шаг по времени и дополнительные возможности VOF".

Об авторе
Владимир Каширин
Author: Владимир Каширин
Инженер технической поддержки
Экспертиза в областях: FSI, прочность, физика металлов, АЭС