? 我們介紹一下多相流模型的一種-VOF模型的適用場合及使用方法。通過VOF實例觀察兩相界面分布，了解VOF模型使用過程中的注意點。

1.?VOF模型簡介

該模型通過求解單獨的動量方程和處理穿過區(qū)域的每一流體的容積比來模擬兩種或三種不能混合的流體。典型的應(yīng)用包括流體噴射、流體中大泡運動、流體在大壩壩口的流動、氣液界面的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)處理等。一般而言VOF主要適用于非穩(wěn)態(tài)的多相流模型，僅對某些特定問題的多相流模型的穩(wěn)態(tài)問題能夠適用。

VOF方法適用于計算空氣和水這樣不能互相摻混的流體流動，對于分層流和活塞流，最方便的就是選擇VOF模型。需要注意的是，對于湍流模型的設(shè)置，VOF不能用于無粘流，也不能用大渦模擬。

2.?工況描述

我們使用VOF模型模擬打印機噴墨問題，如圖1所示，墨水從進口inlet邊界流入墨水腔(ink chamber)，經(jīng)過縮放管后流入空氣腔(air chamber)。模型參數(shù)如圖2所示。

在時間零點，墨水腔中充滿墨水，而空氣腔中則充滿空氣。假設(shè)兩種流體都處于靜止狀態(tài)。啟動噴射后，入口邊界處的墨水速度從0增加到3.58 m/s。由于尺寸較小，ANSYS Fluent使用雙精度?？諝鉃榈谝幌啵▽⑴c液態(tài)水的性質(zhì)建模）為第二相。?

圖1.物理模型

圖2.物理模型參數(shù)

?

3.?Fluent計算步驟

1.?File -?Read -?Mesh...

2.?General-scale，將單位縮放為mm

?圖3.尺寸縮放

3.?顯示設(shè)置：Viewing-Views... 按軸對稱顯示完整的圖形

Viewing-camera Parameters，調(diào)整圖形角度。

圖4.軸對稱顯示?

圖5.角度調(diào)整

4.?General Setting：基于壓力、瞬態(tài)、軸對稱

圖6.General面板設(shè)置

5.?模型設(shè)置：VOF兩相流模型，Number of Eulerian Phases表示相個數(shù)?

圖7.VOF模型設(shè)置

6. 材料設(shè)置：

使用兩種流體，air和water。將water的物性作為ink的物性，在物性參數(shù)中添加water，物性參數(shù)均保持默認。?

圖8.材料設(shè)置?

7. 相設(shè)置：Setting up ?Physics--Phases-List/show all...

將空氣設(shè)置為主相，水設(shè)置為次相

圖9.相域設(shè)置?

8. 操作條件，設(shè)置參考壓力位置，參考壓力位置的設(shè)定是為了計算更加精確，一般設(shè)置在流場中密度最小的位置，此處設(shè)置在空氣腔右上角位置。

?圖10.操作壓力位置

9.?邊界條件

In為Velocity inlet，速度設(shè)定為3.0m/s，ink的體積分數(shù)為1

Out為pressure outlet?

圖11.邊界條件設(shè)置

10.?求解方法設(shè)置?

圖12.求解方法設(shè)置

11.?初始化設(shè)置?

圖13.初始化設(shè)置

12.?動畫設(shè)置

Calculation Activities-Solution Animations-Create/Edit

?圖14.動畫設(shè)置

將相界面分布保持為動畫

圖15.設(shè)置動畫

13.?運行計算

圖16.運行設(shè)置

4.?結(jié)果查看

1.?相分布云圖

Results-Graphics-Contours

圖17.相分布云圖設(shè)置?

圖18.相分布云圖

2. 相界面分布動畫?

圖19.動畫輸出設(shè)置

圖20.相分布動畫

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