VOF求解自由水面问题,求解空气区域吗?



  • 感觉有两种做法:
    1、只求解有水的网格和水-气自由面的网格,不求解空气网格。但需要自由面的重构,需要施加自由面边界条件。
    2、当作两相流,用因子F来插值平滑界面附近的密度和粘性,然后用同一套方程求解整个区域,包括水,空气,以及交界面网格。不需要自由面的重构,不需要施加自由面边界条件。
    不知道上述理解是否正确?
    Flow-3D官网称,他们用的是第一种,是真正的VOF,其他软件用的是第二种,是Pseudo VOF,是不准确的。
    但是感觉绝大多数的VOF应用,貌似都是采用了第二种?
    另外,如果是第二种,和Level Set方法有何区别?
    欢迎讨论,感谢。


  • 自由表面模型副教授 OpenFOAM讲师

    @zhaolanhao 代码实现上第二种相对容易,历史久一点的代码要改成第一种的话工作量很多。而且第一种如果不求解气相区域的话,类似气泡上升等以气相为主要研究对象的问题能不能很好的模拟?这个我不清楚所以提出来。
    第二种的话,总体来说求解策略大体上分代数方法和几何重构方法,代数方法代表有CICSAM, MULES 等各种高阶格式,不需要重构;几何重构最具代表性的是PLIC,但是主要还是限制在四面体、六面体网格上,OpenFOAM新出的isoAdvector则适用于多面体网格。
    Level Set (LS) 方法的优势的是LS函数是连续函数 ,但是在质量守恒特性上不如VOF,因此又出现了CLSVOF方法,在进行几何重构的时候使用LS函数的梯度确定交界面的法向矢量。



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  • @cloud1990VOF求解自由水面问题,求解空气区域吗? 中说:

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    Left: Correct jet shape predicted by TruVOF technique used in FLOW-3D. Right: Incorrect jet shape predicted by pseudo-VOF technique used by other CFD codes.

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    Left: FLOW-3D‘s TruVOF technique predicts jet impingement on wall and some outflow. Right: Pseudo-VOF methods don’t predict realistic jetting of fluid on side walls.

    从结果上看,flow3D 所谓的TruVOF是有问题的,air velocity 和 air resistance = 0? 这个可能比较适合粗网格计算,作为一个tricky的存在.但理论上,这个TruVOF是无法解决wind wave的问题.