基于非结构化网格的VOF算法

摘要

基于非结构化网格的相界面捕获技术是求解复杂几何区域多相流动的重要手段。本文发展了基于Bubble Packing方法的高效非结构化网格生成技术,通过虚拟气泡间相互作用力优化其位置生成高质量的非结构网格,网格规则度比Delaunay方法有显著提高。在此基础上,提出了基于非结构化网格的SLIC-和PLIC-VOF界面构造算法,根据界面网格与其相邻网格内的流体体积分数信息,通过计算局部流体体积比函数的梯度分别在界面网格内部构造平行于网格边或具有任意斜率的界面线以逼近真实界面,考虑界面线与网格边界围成的几何形状使用欧拉格式计算网格间的流体输运,最终确定随时间变化的运动界面。利用经典算例检验了算法的效果并与结构化网格进行了对比,发现PLIC算法构造界面的准确性与结构化网格相当。同时发现,非结构化网格的质量越好,界面构造的准确性也越高。