高精度VOF方法在自由面流动问题中的应用

摘要

给出了几种流体体积VOF(Volume of Fluid)类型的自由面捕捉方法,分析比较了各方法的精度问题,并通过几个数值算例验证了各方法对自由面流动问题的适用性.数值模拟基于紧致插值CIP(Constrained Interpolation Profile)方法建立的多相流二维数学模型,开展了溃坝问题的数值模拟研究.模型在直角坐标下建模,以高阶差分CIP方法为流场基本求解器,离散了Navier-Stokes(N-S)方程,通过多相流理论描述了液-气之间的相互作用,采用不同类型的VOF方法捕捉了自由面,分别包括传统VOF方法、CIP方法、THINC(tangent of hyperbola for interface capturing)方法、THINC/WLIC(Weighed Line Interface Calculation)、VOF/WLIC、THINC/SW(Sloping Weighting)方法等.重点分析了不同方法对自由面重构预测的真实性.