2022年fluent相关知识点集锦2

1、vof 模型所谓vof 模型（详见第20.2 节） ，是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。当需要得到一种或多种互不相融流体间的交界面时，可以采用这种模型。在vof 模型中，不同的流体组分共用着一套动量方程，计算时在全流场的每个计算单元内，都记录下各流体组分所占有的体积率。vof 模型的应用例子包括分层流，自由面流动，灌注，晃动，液体中大气泡的流动，水坝决堤时的水流，对喷射衰竭（jet breakup）(表面张力 )的预测，以及求得任意液气分界面的稳态或瞬时分界面。20.1.1vof 模型的概述及局限(overview and limitations of the vof model) 概述

2、（ overview ）vof 模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction 来模拟两种或三种不能混合的流体。典型的应用包括预测，jet breakup、流体中大泡的运动（the motion of large bubbles in a liquid ） 、the motion of liquid after a dam break 和气液界面的稳态和瞬态处理（the steady or transient tracking of any liquid-gas interface ） 。局限（ limitations ）下面的一些限制应用于fluent 中

3、的vof 模型： 你必须使用segregated solver. vof 模型不能用于coupled solvers. 所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合；vof 模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。 只有一相是可压缩的。2 streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the vof model is used. species mixing and reacting flow cannot be

4、modeled when the vof model is used. 大涡模拟紊流模型不能用于vof 模型。 二阶隐式的time-stepping 公式不能用于vof 模型。vof 模型不能用于无粘流。the shell conduction model for walls cannot be used with the vof model. 稳态和瞬态的vof 计算在 fluent 中 vof 公式通常用于计算时间依赖解，但是对于只关心稳态解的问题，它也可以执行稳态计算。 稳态vof 计算是敏感的只有当你的解是独立于初始时间并且对于单相有明显的流入边界。例如， 由于在旋转的杯子中自由表面的

5、形状依赖于流体的出事水平，这样的问题必须使用time-dependent 公式。另一方面，渠道内顶部有空气的水的流动和分离的空气入口可以采用steady-state公式求解。！ ！对于涉及到表面张力的计算，建议你在multiphase model panel 中为 body force formulation 打开implicit body force 。这样做由于压力梯度和动量方程中表面张力的部分平衡，从而提高了解的收敛性。接触角（w in figure 20.2.2 ）就是壁面和接触面切线的夹角，量度了在wal l 面板的成对的列表中第一相的值。例如，如果你设置oil 和 air 相的接触

6、角在wal l 面板中（as shown in figure 20.6.14 ） , w 量度在oil 相内。对于所有对默认值是90 度，就是没有壁面支持的影响（也就是，接触面垂直于支持面）。例如，接触角为45 度，相当于水沿着容器面爬行，通常是水在玻璃上。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - -20.7.1vof 模型的求解策略（solut

7、ion strategies for the vof model ）为了提高vof 模型求解的精度和收敛性，几条建议列举如下：59 setting the reference pressure location 参考压力的位置应该移动到能减少压力计算的位置。默认的情况， 参考压力的位置在单元中心或靠近点（ 0，0，0） 。你可以通过指定新的reference pressure location 在 operating conditions panel. 中移动这个位置。define operating conditions. 你选择的位置应当在这样的区域，那里总是包含密度最小的流体（也就是，气

8、相， 如果你计算的有一个气相和一个或多个液相）。这是因为当给定相同的速度分布时高密度流体的静压变化大于低密度流体。如果相对压力为零的区域出现在压力变化小的区域，将比压力变化出现在大的非零值的区域带来少的计算量。例如， 在包含空气和水的系统，参考压力的位置选在充满空气的区域而不选在充满水的区域是非常重要的。pressure interpolation scheme 对所有的vof 计算，你应当使用body-force-weighted pressure interpolation scheme or the presto! scheme. solve controls solution. dis

9、cretization scheme selection for the implicit and euler explicit formulations 当 the implicit or euler explicit scheme 使用时，为了提高相间界面的清晰度（sharpness ）你应当采用second-order or quick discretization scheme 为 volume fraction equations 。solve controls solution. pressure-velocity coupling and under-relaxation for

10、 the time-dependent formulations 设置求解器的另一个变化是在你使用的速度压力耦合方案和欠松弛因子中。通常瞬变流计算建议采用piso 方案。 使用piso 时允许增加所有欠松弛因子的值，而不会减弱解的稳定。通常你能增加所有变量的欠松弛因子到1 并且能达到预期的稳定和收敛速度（要求每一时间步内用较少的迭代次数）。对于在四边形和三角形网格上的计算，用piso 方案时为了提高稳定性建议为压力选欠松弛因子为0.7-0.8。solve controls solution. 当用fluent 进行任何模拟时，如果欠松弛因子设置为1 时，解出现不稳定、发散行为，欠松弛因子必须减

11、小。提高稳定性的另一个方法是减小时间步长。under-relaxation for the steady-state formulation 如果你使用稳态隐式的vof方案，为了提高稳定性，所有变量的欠松弛因子应设置在0.20.5 之间。vof 模型对 vof 计算你可以产生如下所列项目的图象显示和数据汇报：?volume fraction of phase-n (in the phases. category) ?density of phase-n (in the density. category) ?molecular viscosity of phase-n (in the prop

12、erties. category) 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - -?thermal conductivity of phase-n (in the properties. category) ?specific heat of phase-n (in the properties. category) ?enthalpy of ph

13、ase-n (in the temperature. category) ?total enthalpy of phase-n (in the temperature. category) ?total energy of phase-n (in the temperature. category) ?internal energy of phase-n (in the temperature. category) the non-phase-specific variables that are available (e.g., molecular viscosity a n d therm

14、al conductivity) represent mixture quantities. the thermal quantities listed above will be available only for calculations that include the energy equation. 20.8.2 显示单相的速度矢量（display velocity vectors for individual phases ）对混合和欧拉计算，使用vector panel 显示单相的速度矢量是可能的。display vectors. 为了显示特殊相的速度矢量，在vector of

15、 下拉列表中选phase-n velocity( 这里phase-n 被感兴趣相的名字所代替，例如，air-bubbles velocity) 。你也可选relative phase-n velocity 来显示相对于移动参考体系的相的速度。为了显示混合相速度m v （仅与混合模型的计算相关），选择veloci ty （or relative velocity for the mixture velocity relative to a moving reference frame.）20.8.3 报告单相的流量（report fluxes for individual phase ）当你使用

16、flux reports panel 计算通过边界的流量时，你应该指出报告是对混合相的还是对单相的。report fluxes. 选择mixture 在 phase 下拉列表中在面板底部来报告混合相流量，或者选择相的名字来报告所选相的流量。20.8.4 报告单相在壁面上的力（reporting forces on walls for individual phase ）对欧拉计算，当你使用force reports panel 来计算力或壁面边界上的动量时，你应当指定你想要为之计算力的单相。report forces. 在面板左边的phase 下拉列表中选择你所要选的相的名字。20.8.5 报

17、告单相的流量比率(reporting flow rates for individual phase) 63 你可以使用report/mass-flow text 命令来获得每一相（或混合相）通过每一流动边界上的质量流量比率。report mass-flow 当你指定感兴趣的相（混合相或者单相），fluent 将列出每个区域，区域后面跟着是所指定相质量流率所通过的区域。举例如下：/report mf (mixture water air) domain id/name mixture air 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共

18、 22 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - -zone 10 (spiral-press-outlet): -1.2330244 zone 3 (pressure-outlet): -9.7560663 zone 11 (spiral-vel-inlet): 0.6150589 zone 8 (spiral-wall): 0 zone 1 (walls): 0 zone 4 (velocity-inlet): 4.9132133 net mass-

19、flow: -5.4608185 如果你选的是vof 模型，输入如下：?number of phases ?vof formulation (see section 20.6.4) ?(optional) implicit body force formulation (see section 20.6.11) 20.6.4 选择vof 公式（ selecting the vof formulation ）为了指定使用的vof 公式，在multiphase model panel 中 vof parameters 下选择合适的 vof scheme。fluent 中可用的vof 公式如下：1

20、time-dependent with the geometric reconstruction interpolation scheme: 当 vof 解中对时间精确的瞬态行为感兴趣时，应当选这个公式。为了使用这个公式，选geo-reconstruct（default）作为vof scheme。fluent 将自动为时间打开非稳态公式和一阶离散格式在solver panel. 2 time-dependent with the donor-acceptor interpolation scheme ：如果你的网格中包含很多扭曲（ twisted）的hexahedral cells，建议你使用

21、这个公式代替time-dependent formulation with the geometric reconstruction scheme 。在这种情况下，选用the donor-acceptor scheme 能得到更精确的结果。使用这个公式，选donor-acceptor as the vof scheme 。fluent 将自动为时间打开非稳态公式和一阶离散格式在solver panel. 3 time-dependent with the euler explicit interpolation scheme：由于the donor-acceptor scheme仅对 quad

22、rilateral and hexahedral 网格有效，它不能用于hybrid mesh containing twisted hexahedral cells。这种情况下，你应使用the time-dependent euler explicit scheme。这个公式也能用在the geometric reconstruction scheme 不能给出满意结果的其它情形时，否则流动的计算变得不稳定。使用这个公式，select euler explicit as the vof scheme 。fluent 将自动为时间打开非稳态公式和一阶离散格式在solver panel. 当 th

23、e euler explicit time-dependent formulation比 the geometric reconstruction scheme 有更少的计算耗费时，相间的界面不在象用the geometric reconstruction scheme 预测的一样明显。为减少这种扩散，建议为体积份额方程选用二阶离散格式。另外，为了获得更清晰的界面，在用the implicit scheme 计算之后，你可以考虑返回来用the geometric reconstruction scheme。4 time-dependent with the implicit interpola

24、tion scheme:如果你要寻找稳态解和中间的瞬态行为不感兴趣，但是最终的稳态解独立于初始流动条件/或者你不让每相有明显的 inflow boundary, 可以使用这个公式。32 使用这个公式，select implicit as the vof scheme, and enable an unsteady calculation in the solver panel (opened with the define/models/solver. menu item). ！ ！上面为the euler explicit time-dependent formulation 讨论的结果也适

25、用于the 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - -implicit time-dependent formulation。为了提高相界面的清晰度，你应慎重考虑以上所述。5 steady-state with the implicit interpolation scheme ：如果你要寻找稳态解和中间的瞬态行为不感兴趣，并且最终的稳态解不被初始流动条件影响而每相有明显的inflow boundary,这个公式可以使用。使用这个公式，select implicit as the vof scheme. ！ ！上面为euler explicit time-dependent formulation讨论的结果也适用于the implicit steady-state formulation。为了提高相界面的清晰度，你应慎重考虑以上所述。！ ！ 对于the geometric reconstruction 和 donor-acceptor