VOF模型

摘要： 通过CATIA建立空投气垫船的三维模型,利用STAR-CCM+计算流体软件对空投气垫船的流场进行数值模拟,采用重叠网格策略对虚拟拖曳池流场进行网格划分,且由于空投气垫船在航行过程中涉及到空气和水介质,因此在模拟中选择多相流和VOF模型用来模拟自由界面。计算该模型在静水中不同航速下的兴波、水气两相分布情况及总阻力等水动力性能的变化规律,验证了STAR-CCM+平台对空投气垫船静水航行状态以及总阻力数值模拟的可靠性和有效性。

摘要： 小底坡低弗劳德数泄洪洞空腔回水问题较为严重,某水电站溢洪洞存在类似问题。对该电站2号溢洪洞进行三维数值模拟分析,原方案1号掺气坎处存在大尺度积水层,堵塞通气孔而无法掺气。缓底坡下空腔回水受水舌冲击角、弗劳德数的影响较大,针对以上两类影响因素对该工程进行掺气坎体型优化。对优化方案进行模拟得出各水力要素,并与试验结果进行对比,验证掺气坎体型基本合理。

摘要： 为了获得圆柱体高速入水过程的演化规律,采用计算流体力学方法对其进行仿真模拟。应用VOF模型和重叠网格技术对圆柱体入水过程的运动情况进行计算,利用Schnerr-Sauer空化模型对入水空化现象进行模拟。仿真获得圆柱体入水过程的空泡演化过程、压力变化和速度衰减曲线。结果表明:圆柱体高速入水过程中,速度先急剧减小然后逐步平稳降低,空泡开始形成,圆柱头部边角处出现空化现象;在撞水时圆柱头部压力急剧增大,入水后压力迅速减小;入水过程与文献结果变化趋势一致,验证了模型的可靠性。

摘要： 水管理是质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)中需要解决的关键问题之一,本文建立了三维两相的数学模型,利用VOF方法研究蛇形流道内液态水的输运。分析了挡板形状对流道内气液两相流的影响,结果表明,波浪形挡板更有利于液态水的输运,相比于传统的蛇形通道,液态水具有更快的传输速率;还进一步分析了波浪形挡板通道内壁面接触角和液滴大小及数量对液态水输运的影响,结果表明,气体扩散层(GDL)壁面和通道底面接触角为150˚,流道侧壁面接触角为70˚时,除水效果最佳,可以使液滴脱离GDL,防止液滴堵塞,有利于反应物向GDL内扩散。

摘要： 为了研究单兵无后坐力炮含液柱平衡体发射时降低尾喷发射特征的效果,利用Ansys Fluent流体力学计算软件,基于6DOF动网格技术和VOF多相流计算方法,对燃气射流驱动液柱和堵片的相互作用特性进行了数值模拟,分析了燃气射流驱动液柱和堵片之间的相互作用特性,并与不含液柱平衡体发射时的流场计算结果进行对比。结果表明:含液柱发射时,液柱受火药燃气推力和堵片的阻碍作用,在出喷管后会迅速发生多次破碎并充分雾化,并且液相会受到火药燃气射流的卷吸作用,将燃气射流包裹在液相内,从而达到降低尾喷发射特征的目的。与不含液柱发射的情况相比,尾喷流场形成的冲击波压强峰值降低了29.5%;射流顶端流场的发展区域,速度峰值降低了48.0%,温度峰值降低了29.0%;堵片在运行过程中的最大速度降低了17.5%。

摘要： 针对电弧炉操作参数的选取与控制,建立了一个物料、钛渣、铁水三相传输与反应过程的三维多物理场模型.基于有限体积法,求解模型方程,结果表明:焦耳热、温度场和电压压降都主要集中在熔池表面接近电极的区域,表现出多物理场的强耦合性和不均匀性;熔池沿横向的扩张随着时间的推移而明显减缓,直至稳定在炉壁附近,形成挂渣层;料层内钛精矿和焦炭的质量分数影响还原反应发生的位置,使之不断向炉膛入料口移动;电炉入料量与反应速率拥有相似的变化趋势,当炉况趋于稳定时,钛渣生成速率为2.4 kg·s^(-1),铁水生成速率为1.5 kg·s^(-1),主料口、副料口和炉心料口的质量流量之比为20∶22∶9.

摘要： 根据重力热管的工作原理,对传统重力热管的外形进行改进,设计一种U形的重力热管,使用FLUENT软件对热管进行仿真,热管内部的蒸发冷凝过程采用源项UDF进行编译,能够较好地模拟出蒸发冷凝现象。研究了不同加热功率下,对热管传热效应的影响,并分析了热管的热阻,还研究了不同充液率下热管的换热效应,结论为:在小加热功率下,热管的热阻受充液率的影响较小;而在较大的加热功率下,热管的热阻与充液率成反比。

摘要： 为了优化KR脱硫效率,建立了气-液-液三相VOF模型,模拟研究了脱硫剂在铁水中的分散行为.数学模型经过水模型实验验证后,重点考察了搅拌桨转速、浸入深度和脱硫剂添加量对脱硫剂分散行为的影响.研究结果表明,在开始搅拌到形成拟稳态过程中,脱硫剂的卷入可以分为3个阶段:非分散阶段、过渡阶段和动态平衡阶段.研究也发现操作参数对脱硫剂分散行为有重要影响:随着搅拌桨转速的增加,脱硫剂在铁水中的分散程度明显加强,且能被带入铁水的更深处;随着搅拌桨浸入深度的增加,脱硫剂在铁水中的分散程度逐渐减弱;当脱硫剂持续添加而形成的脱硫剂层厚度增加时,更有利于脱硫剂在铁水中的分散和强化脱硫.研究结果可为KR预处理工艺参数优化提供参考.

摘要： 为研究VOF模型对低扬程轴流泵装置水力性能的影响,基于N-S方程,采用SIMPLEC算法和SST k-ω湍流模型,对大型低扬程轴流泵装置进行不同工况下气液两相流非定常数值模拟计算,分析了其进出口流动特性、转轮内部压力、能量特性,对比了是否考虑自由液面以及不同液位差对泵装置水力性能的影响机理。结果表明:考虑自由液面对泵装置的水力性能影响较大,对于进出口流动特性和压力分布、转轮压力分布和能量特性都有一定的改变,且随着液位差的增加各工况下的泵装置进出口压力、转轮叶片压力、以及转轮叶片涡流等呈规律性分布;未考虑自由液面工况下,泵装置的运行效率为84.5%,考虑自由液面工况下,泵装置的运行效率为76.28%,泵装置效率下降近10%。说明在实际运行中,重力因素和自由液面的存在对大型低扬程泵装置影响较大。

摘要： 应用考虑气体可压缩性VOF模型对3种不同断面形状的出水流道虹吸形成过程进行了数值模拟,并搭建了试验平台加以验证,从流速分布、水力损失、虹吸形成时间三方面分析了断面形状对虹吸式出水流道水力特性的影响。结果表明:模拟结果与试验结果有很好的一致性;虹吸式出水流道的沿程截面形状对其水力特性影响很大,合理设计的渐变断面能使流道典型断面流速、压力分布均匀,有额外的局部水头损失;方管的排气能力较圆管更佳,圆管具有更小的水力损失。

摘要： 基于欧拉方法和基于拉格朗日方法的流体模拟技术在模拟不同程度流体变形模拟各有优劣.而结合两者优点的NBFLIP方法充分体现了两者在流体模拟方面的优势.NBFLIP方法是一种改进的FLIP方法;该方法将粒子限制在界面附近,耗散更小,可以在不降低细节效果同时可以提升计算效率.文章提出基于NBFLIP方法的流体交互及自由液面模拟.同时,为了实现多相流模拟,文章提出结合VOF模型进行体积分数追踪,这是VOF多相流模型与NBFLIP方法的首次结合.

摘要： 基于欧拉方法和基于拉格朗日方法的流体模拟技术在模拟不同程度流体变形模拟各有优劣.而结合两者优点的NBFLIP方法充分体现了两者在流体模拟方面的优势.NBFLIP方法是一种改进的FLIP方法;该方法将粒子限制在界面附近,耗散更小,可以在不降低细节效果同时可以提升计算效率.文章提出基于NBFLIP方法的流体交互及自由液面模拟.同时,为了实现多相流模拟,文章提出结合VOF模型进行体积分数追踪,这是VOF多相流模型与NBFLIP方法的首次结合.

摘要： 基于欧拉方法和基于拉格朗日方法的流体模拟技术在模拟不同程度流体变形模拟各有优劣.而结合两者优点的NBFLIP方法充分体现了两者在流体模拟方面的优势.NBFLIP方法是一种改进的FLIP方法;该方法将粒子限制在界面附近,耗散更小,可以在不降低细节效果同时可以提升计算效率.文章提出基于NBFLIP方法的流体交互及自由液面模拟.同时,为了实现多相流模拟,文章提出结合VOF模型进行体积分数追踪,这是VOF多相流模型与NBFLIP方法的首次结合.

摘要： 基于欧拉方法和基于拉格朗日方法的流体模拟技术在模拟不同程度流体变形模拟各有优劣.而结合两者优点的NBFLIP方法充分体现了两者在流体模拟方面的优势.NBFLIP方法是一种改进的FLIP方法;该方法将粒子限制在界面附近,耗散更小,可以在不降低细节效果同时可以提升计算效率.文章提出基于NBFLIP方法的流体交互及自由液面模拟.同时,为了实现多相流模拟,文章提出结合VOF模型进行体积分数追踪,这是VOF多相流模型与NBFLIP方法的首次结合.

摘要： 基于欧拉方法和基于拉格朗日方法的流体模拟技术在模拟不同程度流体变形模拟各有优劣.而结合两者优点的NBFLIP方法充分体现了两者在流体模拟方面的优势.NBFLIP方法是一种改进的FLIP方法;该方法将粒子限制在界面附近,耗散更小,可以在不降低细节效果同时可以提升计算效率.文章提出基于NBFLIP方法的流体交互及自由液面模拟.同时,为了实现多相流模拟,文章提出结合VOF模型进行体积分数追踪,这是VOF多相流模型与NBFLIP方法的首次结合.

摘要： 特种设备中许多压力容器是液体的储存装置，如各种储罐、球罐和槽车等。盛装液体的球罐,在地震中会发生液体晃荡,是典型的非线性随机过程.液体晃荡与球罐自身的振动相互耦合,可令球罐产生剧烈的运动,在某些极端情况下甚至可能出现倾覆.研究由晃荡产生的附加力对于球罐抗震的安全性分析具有十分重要的意义.本文通过VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合κ-ε湍流模型对球罐晃荡过程进行了模拟,并对球罐壁面的压力进行积分得到晃荡附加力.为验证模型将模拟结果与实验数据进行了对比,模拟结果与实验数据相符,说明VOF模型可用于球罐晃荡研究.

摘要： 特种设备中许多压力容器是液体的储存装置，如各种储罐、球罐和槽车等。盛装液体的球罐,在地震中会发生液体晃荡,是典型的非线性随机过程.液体晃荡与球罐自身的振动相互耦合,可令球罐产生剧烈的运动,在某些极端情况下甚至可能出现倾覆.研究由晃荡产生的附加力对于球罐抗震的安全性分析具有十分重要的意义.本文通过VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合κ-ε湍流模型对球罐晃荡过程进行了模拟,并对球罐壁面的压力进行积分得到晃荡附加力.为验证模型将模拟结果与实验数据进行了对比,模拟结果与实验数据相符,说明VOF模型可用于球罐晃荡研究.

摘要： 特种设备中许多压力容器是液体的储存装置，如各种储罐、球罐和槽车等。盛装液体的球罐,在地震中会发生液体晃荡,是典型的非线性随机过程.液体晃荡与球罐自身的振动相互耦合,可令球罐产生剧烈的运动,在某些极端情况下甚至可能出现倾覆.研究由晃荡产生的附加力对于球罐抗震的安全性分析具有十分重要的意义.本文通过VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合κ-ε湍流模型对球罐晃荡过程进行了模拟,并对球罐壁面的压力进行积分得到晃荡附加力.为验证模型将模拟结果与实验数据进行了对比,模拟结果与实验数据相符,说明VOF模型可用于球罐晃荡研究.

摘要： 特种设备中许多压力容器是液体的储存装置，如各种储罐、球罐和槽车等。盛装液体的球罐,在地震中会发生液体晃荡,是典型的非线性随机过程.液体晃荡与球罐自身的振动相互耦合,可令球罐产生剧烈的运动,在某些极端情况下甚至可能出现倾覆.研究由晃荡产生的附加力对于球罐抗震的安全性分析具有十分重要的意义.本文通过VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合κ-ε湍流模型对球罐晃荡过程进行了模拟,并对球罐壁面的压力进行积分得到晃荡附加力.为验证模型将模拟结果与实验数据进行了对比,模拟结果与实验数据相符,说明VOF模型可用于球罐晃荡研究.

摘要： 特种设备中许多压力容器是液体的储存装置，如各种储罐、球罐和槽车等。盛装液体的球罐,在地震中会发生液体晃荡,是典型的非线性随机过程.液体晃荡与球罐自身的振动相互耦合,可令球罐产生剧烈的运动,在某些极端情况下甚至可能出现倾覆.研究由晃荡产生的附加力对于球罐抗震的安全性分析具有十分重要的意义.本文通过VOF(Volume of Fluid Method)方法耦合κ-ε湍流模型对球罐晃荡过程进行了模拟,并对球罐壁面的压力进行积分得到晃荡附加力.为验证模型将模拟结果与实验数据进行了对比,模拟结果与实验数据相符,说明VOF模型可用于球罐晃荡研究.

摘要： 本发明属于CFD技术领域，具体涉及一种基于VOF原理的流体分布计算方法。本发明能够适用于任意多面体网格，克服了现有技术中不能准确计算CFD网格单元的VOF初始值的不足，通过将界面单元分割为若干子四面体或子三角形单元，对界面子单元采用多级“分割‑判断”借助等分比来计算其VOF值，有效提高了计算效率并节省了计算机内存。本发明能够对VOF初始化进行误差分析，若误差不满足预设精度则需提高最大“分割‑判断”级别并迭代计算直到满足相关条件，通过误差反馈来调节计算参数，实现了VOF初始化的高精度计算。

摘要： 本发明属于CFD技术领域，具体涉及一种用于求解VOF对流方程的切割体网格THINC方法。本发明针对切割体网格单元的特点，对于其中包含多边形表面的多面体单元，在保留单元实际拓扑的条件下，通过合并单元的共面表面形成属于常规非结构类型的虚拟单元，可以直接应用现有THINC方法进行双曲正切函数的重构；在基于重构的双曲正切函数计算原始实际单元各表面的VOF值时，对于多边形表面，先将其共线边进行合并后形成虚拟三角形或四边形表面，再进行表面高斯数值积分，因此更简单高效。本发明能够在3D切割体网格上基于非结构THINC方法的基本原理实现VOF对流方程的高精度求解。

摘要： 本发明公开了一种基于VOF方法的全海深沉积物取样器取样数值模拟方法，包括如下步骤：1）建立基于VOF方法的沉积物取样数值模型及取样管取样三维模型；2）对取样管取样三维模型分区域、按层次进行网格的划分；3）采用VOF方法追踪多相流界面，定义计算域，设置模型参数及边界条件；4）对沉积物取样器取样进行数值模拟。本发明能够准确的对沉积物取样器取样进行模拟，能研究在排水压力条件下，不同取样速度、不同取样管内径、不同沉积物动力粘度对取样容积及取芯率的影响，从而大幅降低深海取样试验的成本。同时，该模拟方法对海底沉积物取样器的设计及实现超水深条件下取样器的高效取样具有重要指导意义。

摘要： 本发明提供一种基于VOF模型结合LBM‑LES大涡模拟的喷水推进舰船喷口尾迹数值模拟方法，包括以下步骤：S1、应用UG软件建立喷水推进舰船实体三维模型；根据喷水推进舰船喷口结构和参数，基于VOF两相流模型结合LBM‑LES大涡模拟方法建立喷口尾迹数值模拟计算域；S2、对喷口所在区域进行划分和网格加密；S3、定义包含大气、水体的模型为计算域，定义材料及相、设置相见相互作用、设置边界条件后，追踪两相流界面；S4、将VOF两相流模型结合LBM‑LES大涡模拟，对流场使用滤波函数，将独立的变量分解为大尺度的可解分量和亚格子尺度量；设置收敛标准、计算时间步长、设定计算总时长，利用PISO算法进行数值模拟；S5、监测物理量，输出尾迹运动特征的模拟结果。

摘要： 本发明是一种计算机的数值计算的预测卫生洁具虹吸现象是否形成、形成的时间点以及时间段的判定方法。其包括有如下步骤：1)建立卫生洁具冲水流道的三维几何模型；2)划分网格及边界条件处理；3)建立求解域的非稳态的气液多相流VOF模型；4)用有限体积法构造积分型离散方程；5)进行排污管顶峰截面的体积分数积分值的计算；6)判断是否形成虹吸，如符合形成虹吸的条件，则保存结果，如不符合形成虹吸的条件，则重新建立卫生洁具冲水流道的三维几何模型，重复上述过程。本发明由于采用通过对卫生洁具的VOF模型进行流体力学的数值计算以判定卫生洁具是否形成现象，因此，其对是否形成、形成的时间点以及时间段能提供高精度的判定。

摘要： 本发明涉及自然灾害模拟技术领域，且公开了一种基于SOLA‑VOF的溃坝流动界面追踪方法，包括SOLA‑VOF算法，所述SOLA‑VOF算法包括：①、控制方程，设定溃坝流动为二维不可压缩层流流动，采用的控制方程如下：连续性方程：

摘要： 本发明公开了一种基于VOF方法的全海深沉积物取样器取样数值模拟方法，包括如下步骤：1）建立基于VOF方法的沉积物取样数值模型及取样管取样三维模型；2）对取样管取样三维模型分区域、按层次进行网格的划分；3）采用VOF方法追踪多相流界面，定义计算域，设置模型参数及边界条件；4）对沉积物取样器取样进行数值模拟。本发明能够准确的对沉积物取样器取样进行模拟，能研究在排水压力条件下，不同取样速度、不同取样管内径、不同沉积物动力粘度对取样容积及取芯率的影响，从而大幅降低深海取样试验的成本。同时，该模拟方法对海底沉积物取样器的设计及实现超水深条件下取样器的高效取样具有重要指导意义。

摘要： 本发明属于CFD技术领域，具体涉及一种用于求解VOF对流方程的切割体网格THINC方法。本发明针对切割体网格单元的特点，对于其中包含多边形表面的多面体单元，在保留单元实际拓扑的条件下，通过合并单元的共面表面形成属于常规非结构类型的虚拟单元，可以直接应用现有THINC方法进行双曲正切函数的重构；在基于重构的双曲正切函数计算原始实际单元各表面的VOF值时，对于多边形表面，先将其共线边进行合并后形成虚拟三角形或四边形表面，再进行表面高斯数值积分，因此更简单高效。本发明能够在3D切割体网格上基于非结构THINC方法的基本原理实现VOF对流方程的高精度求解。

摘要： 本发明属于CFD技术领域，具体涉及一种基于VOF原理的流体分布计算方法。本发明能够适用于任意多面体网格，克服了现有技术中不能准确计算CFD网格单元的VOF初始值的不足，通过将界面单元分割为若干子四面体或子三角形单元，对界面子单元采用多级“分割‑判断”借助等分比来计算其VOF值，有效提高了计算效率并节省了计算机内存。本发明能够对VOF初始化进行误差分析，若误差不满足预设精度则需提高最大“分割‑判断”级别并迭代计算直到满足相关条件，通过误差反馈来调节计算参数，实现了VOF初始化的高精度计算。

摘要： 本发明公开了一种基于VOF和动态网格自适应的双液滴撞击平坦固体表面的数值仿真测试方法：首先，在gerris软件中定义理想的计算域尺寸以及确定计算域的边界条件；接着，导入固体边界以及明确固体边界条件；其次，指定初始条件、给定初始化网格；再者，使用笛卡尔网格动态自适应细化功能；然后，解算整个计算域，输出相应的计算结果；最后，将输出的计算结果导入tecplot中可视化gerris的仿真结果。本发明实现了一种基于VOF和动态网格自适应的双液滴撞击平坦固体表面的数值仿真方法，得到了双液滴撞击平坦固体表面的的流动过程，分析其流动规律和流态特征提供了一种精确的数值计算方法。