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[基础理论] [讨论]vof法的自由边界条件问题

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发表于 2005-9-7 22:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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<FONT size=3>用vof法模拟自由表面,但在处理空气和水的自由表面边界条件是遇到这样的问题:自由边界条件p=0是施加在区域的外边界上,还是施加在自由表面上。<BR>另外,计算区域的左边界为波浪入口边界,在波浪入口边界的上方的左边界怎么设置。是不是也设置为自由边界条件p=0。<BR></FONT><BR>

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发表于 2005-9-8 15:58 | 显示全部楼层

回复:(Frank)[讨论]vof法的自由边界条件问题

<FONT face=宋体>  VOF法(Volume of Fluid Method) 是由Hirt 和Nichols等<SUP>[15~18]</SUP> 提出的另一种模拟带自由液面流体运动的方法。其基本思想来源于MAC法,但引入了流体体积分数F的概念。定义函数F=F(x,y,z,t)表示计算区域内流体体积占计算区域体积的相对比率。对于某个计算单元,F=1表示单元流体被流体所充满;F=0表示它是一个空单元;F介于0~1之间,表示该单元被流体部分地充满,这又有两种可能情况:要么自由边界存在于该单元中,要么在该单元中存在小于该单元体积的空隙或气泡。F的梯度可用来决定自由边界的法线方向,得出各计算单元的值及其梯度之后,就可在各单元中确定自由边界的近似位置。</FONT>
 楼主| 发表于 2005-9-11 07:40 | 显示全部楼层

回复:(paul)回复:(Frank)[讨论]vof法的自由边界...

你提到的Hirt 和Nichols的文章是哪几篇?
发表于 2005-9-12 17:03 | 显示全部楼层

回复:(Frank)[讨论]vof法的自由边界条件问题

VOF方法于1975年由Hirt和Nichols提出,是一种处理复杂自由表面的有效方法。该方法的基本思想是:定义函数a 和 b分别代表计算区域内水和气占计算区域的体积分数(体积的相对比例)。在每个单元中,水和气的体积分数之和为1,即:<BR>      a + b=1     <BR>对于某个计算单元而言,存在下面三种情况:<BR>      a =1     表示该单元完全被水充满;<BR>      a=0     表示该单元完全被气充满;<BR>    0< a<1   表示该单元部分是水,部分是气,有水气交界面<BR>显然,自由表面问题属于第三种情况。水的体积分数 的梯度可以用来确定自由边界的法线方向。计算出各单元的 数值及其梯度之后,就可以确定各单元中自由边界的近似位置。<BR>与前面两种确定自由表面的方法相比较,VOF法的优点在于:只用一个函数就可以描述自由表面的各种复杂变化,该方法既具有MAC法的优点,又克服了MAC法所用计算内存多和计算时间较长的缺点,同时也克服了标高函数法无法处理自由表面是坐标多值函数的缺点。因而,VOF方法是目前计算流体力学中模拟自由表面水流问题较理想的方法,已经引起了越来越多计算流体研究人员的重视,近年来有快速发展的趋势。
发表于 2005-10-11 20:40 | 显示全部楼层
压力边界条件直接施加到自由表面上有困难,可采用替代方法:时间到距离最近与自由表面的节点上<BR><BR>入射端角点的压力边界条件不好处理,可采用平均化的方法。这个需要不断试验,没有什么成型的方法。
发表于 2005-10-17 09:17 | 显示全部楼层

回复:(DUT)压力边界条件直接施加到自由表面上有困难...

小声问一下时间到距离最近与自由表面的节点上是什么意思?
发表于 2005-10-23 17:30 | 显示全部楼层
如果采用两种流体均列流体方程求解,就没有这种边界的问题了,很简单的。<BR>ps:距离最近与自由表面的节点不就是你定义的那个单元中p的位置与自由表面的距离最小点么?<BR>因为有时候你可能用的是交错网格,所以不能直接说单元,要说节点。
发表于 2005-10-23 20:00 | 显示全部楼层

回复:(jeffjuju)如果采用两种流体均列流体方程求解...

能详细介绍一下你说的两种流体均列流体方程这种方法吗?或者又没有什么资料?
发表于 2005-10-29 01:16 | 显示全部楼层
angle,我前几天回复你了,不过不知道为什么找不到回复的文章了,是不是系统还原?还是版主删除?<BR>一般对于运动界面的模拟,大部分都是采用两种流体都列方程的方法,将密度用c来表示,你可以找找Rudman的文章或者Kothe,Rider等人的文章,他们都是这方面的大牛。
发表于 2005-10-30 10:39 | 显示全部楼层

回复:(jeffjuju)如果采用两种流体均列流体方程求解...

非常感谢jeffjuju的解释,我再仔细看看相关资料
发表于 2005-10-30 10:40 | 显示全部楼层

回复:(jeffjuju)angle,我前几天回复你了,不过不知...

应该不是删除掉的,系统最近也没有还原,可能是没法上来
发表于 2005-10-30 13:05 | 显示全部楼层

回复:(angle)回复:(jeffjuju)angle,我前几天回复...

皑皑,是我太笨了,不太会用这个论坛,上传一份详细讲述应该怎么实现这个过程的文章把,从方程到离散到结果,因为是我最近一直在研究的文章,所以我在上面画了些东西,呵呵,还好不影响阅读。
发表于 2005-11-3 21:44 | 显示全部楼层
谢谢各位,看了你们的讨论,得益甚多。
发表于 2005-11-21 22:02 | 显示全部楼层
<P>那自由表面的流速边界如何处理?</P>
发表于 2005-11-22 01:30 | 显示全部楼层

回复:(Frank)[讨论]vof法的自由边界条件问题

找了很多自由表面条件方面的资料,一般情况都是根据实际物理环境,采用经验公式比较多。
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