本案例利用Fluent中的VOF模型仿真计算重力驱动下的气液两相流动。案例模型来自于STAR CCM+案例文档。

计算结果如下图所示。

1 案例网格

案例如下图所示。左侧水相在重力驱动下向右侧流动。计算网格如下图所示。

2 Fluent设置

2.1 导入网格

• 以2D、Double Precision模式启动Fluent
• 利用菜单File → Read → Mesh...导入网格文件

2.2 General设置

• 双击模型树节点General，右侧面板设置激活选项Transient
• 激活选项Gravity，设置重力加速度为Y方向-9.81 m/s2
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• 点击按钮Scale...，打开网格缩放对话框，激活选项Specify Scaling Factors，设置缩放因子为1000，点击按钮Scale缩放网格
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2.3 Models设置

• 右键选择模型树节点Models > Viscous，点击弹出菜单项Model → Realizable k-epsilon激活湍流模型

• 双击模型树节点Models > Multiphase，弹出对话框中激活Volume of Fluid，激活选项Implicit Body Force，其他参数如下图所示进行设置

2.4 Materials设置

• 从材料库中添加材料water-liquid，采用默认材料参数

添加完毕后模型树节点如下图所示。

2.5 设置相

设置水为主相，空气为第二相。

• 右键选择模型树节点Models > Multiphase > Phases > Phase-1-Primary Phase，点击弹出菜单项Edit...

• 对话框中设置Name为Water，选择Phase Material为water-liquid

• 相同方式设置Secondary Phase为air，如下图所示

2.6 Boundary Conditions设置

• 右键选择模型树节点Boundary Conditions > outlet，选择弹出菜单项Type → Pressure-outlet将其边界类型改为压力出口

• 弹出对话框中保持默认设置，点击OK按钮关闭对话框

• 双击模型树节点outlet > air，弹出设置对话框

• 切换至Multiphase标签页，设置Backflow Volume Fraction为1

• 其他边界保持默认设置

2.7 Methods设置

• 双击模型树节点Method，如下图所示设置右侧面板

2.8 Initialization

• 双击模型树节点Solution > Initialization，右侧面板如下图所示，点击按钮Initialize进行初始化

• 如下图所示Mark区域

• Mark完毕的区域如下图所示

• 点击Patch...按钮，设置前面Mark的区域air相体积分数为0

• 此时体积分数分布如下图所示

2.9 Run Calculation

• 点击模型树按钮Run Calculation，如下图所示设置右侧面板参数

3 计算结果

本案例仅为演示VOF模型设置的一般步骤，后处理过程从略。

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