interFoam求解器的液滴的奇怪现象(虚假速度?)



  • 模拟4mm高的液滴在两个铜柱之间
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    界面变形倒是差不多,但是这个在下角区附近的速度为啥这么大呢?这是传说中的虚假速度吗?导致液滴里的温度场都成C型了

    2.png 1.png


  • 管理员

    空气的流速吧?
    很有可能是,你可以不用去管它
    问题解决了么,解决后欢迎分享,楼主好人



  • 哈哈哈哈,还没解决,不过重力为0时,这个奇怪的速度数量级直接下降2个数量级,想着是不是跟接触角有关,研究下接触角边界条件,后续会更新


  • 管理员

    怎么样,解决了么



  • 惭愧,没有,用fluent做了上述case的二维对比试验,也有一些奇怪的速度,但是非常非常的小,几本不影响流场内温度的分布,openfoam在边界处的奇怪速度分布影响了它的正常温度传递。。。

    附上一张维也纳工业大学该领域作者的研究的惊艳成果(在上述模型中加入小颗粒)

    88ceb3a4-eecc-4f88-987d-d3682880e158-image.png

    引自:Muldoon F H, Kuhlmann H C. Origin of particle accumulation structures in liquid bridges: Particle–boundary-interactions versus inertia[J]. Physics of Fluids, 2016, 28(7): 073305.



  • 但是fluent计算VOF模型的计算速度远远赶不上相同配置的OPENFOAM,所以我一有时间还是在思考openfoam的问题出在哪,感觉上是压力的问题但又不知具体该怎么入手


  • 管理员

    这个非常有意思。我还找到了个实验。他这个粒子是不是限制在液体区域移动?并且界面基本没有形变?我看下面这个实验,好像是纯液体?https://www.youtube.com/watch?v=zTvV7u75yhs 这样的话用单相流可以复现这个结果么?

    我们这面气固领域有个稀疏流,我们叫PTC,颗粒轨迹交叉。这面出来个PAS,也是稀疏,并且还是单项耦合。这是个验证算法的神器啊。不过看他们文章处理壁面费了一些时间,难道不能单纯的处理成固体壁面?

    液桥那个,我想我会找一个简单的文献,看看做不能做个OKS算例,这很有意思

    替代文字



  • 是的是这个,我自己写了个单相流无形变的液桥的求解器,只不过对壁面边界进行了一特殊点处理,结果跟实验也差距不是特别的大,然后用欧拉-拉格朗日模型也能做出这个效果,的确现在正思考用twophaseeularfoam简化成稀疏流求解器,做出欧拉-拉格朗日模型的效果

    做自由界面追踪是想整点创新看能不能发个文章充数好毕业哈哈哈哈哈哈,结果是个坑。。。。


  • 管理员

    你觉得如果就弄一个圆柱,上下有温差,同时旋转,用simpleFoam算一个稳态的流畅,然后用icoUncoupledKinematicFoam放拉格朗日粒子进去,不处理壁面,就自由碰撞,能复现这种PAS么

    我们这面也有类似的,流场比较简单,就是泰勒涡,然后粒子在里面移动,无碰撞,无耦合,但是流动形状很复杂,验证算法的神器

    twophaseeularfoam如果你要做稀疏流,耦合好处理,但同一个网格点不同的传输速度怎么处理?

    替代文字



  • 这个稳态simpleFoam不可能出来,必须是瞬态的,瞬态流场耦合dpm,单向耦合,不考虑颗粒对流场的作用,就能出来三角形的PAS

    水平太低,不能理解 “同一个网格点不同的传输速度” 指的是啥,我现在的简化思路有两个
    1.就是在连续相的动量方程中去掉曳力项
    2.就是用pimlefoam ,外挂两个方程
    CodeCogsEqn (2).gif 固相动量方程
    CodeCogsEqn.gif 固相分数

    也就是想用欧拉数值模化拉格朗日模型
    感觉上可行,还没具体开始操作。。。。这两个想法在fluent里实现特别难(得用巨量的udf),也然而,在openfoam里实现却没有那么的麻烦,这也是openfoam比fluent的魅力所在啊



  • @麦迪文
    1.就是在连续相的动量方程中去掉曳力项 ---------这个是指的是twophaseeularfoam的中进行的操作



  • 还有就是我觉得颗粒作为杂质也可能会有一些聚并与破碎现象,cfd-PBM改造后可能可以应用在这一领域上,但是需要一些实验数据支撑,实验台我们组已经搭好,就是实验着实难做,而且对openfoam-7中的pbm模型也是一头雾水


  • 管理员

    需加速度主要产生于表面张力呈主要贡献的工况,尤其是使用CSF模型的时候,稍微一点点曲率计算不正确都会导致压力梯度和表面张力失衡,进而需要虚假速度去补偿。楼主后来这个解决了么

    看Zaleski对虚假速度的讨论 https://www.jianguoyun.com/p/DRs785wQ9s3ZBhj6yr8C



  • r40ceshi1.zip

    不好意思,回复晚了,没有什么进展,已经用了fluent解决此问题, 如李老师所说,应该是openfoam曲率计算不准导致,当在openfoam把重力设置为0时,表面不再变形,虚假速度也相继大幅度降低基本消失,虽然猜测是这个问题导致,但是由于数学基础不好,所以没有什么改进的措施

    上传的case是在openfoam5_x版本,直接运行interFOAM即可(由于研究的是热毛细对流,其特性是使自由面上出现沿自由面的切向速度,刚好与虚假速度方向相同或相反,从而使计算结果误差巨大)



  • 附:

    在OF5中 interfoam计算曲率在:
    OpenFOAM-5.x/applications/solvers/multiphase/multiphaseInterFoam/multiphaseMixture/multiphaseMixture.C中的414行-----530行



  • 回复上上个话题,同一个网格点的不同传输速度不会处理所以没有处理。。。。。。在网格内的颗粒速度认为一致。。。。。请问泰勒涡的这个不同算法对比的case的文章发表了吗?能不能发个这个文章的连接学习一下


  • 管理员

    你为什么不生成这样一个网格(红色的线)?旁边黑色的计算域有什么用?

    同一个网格点不同的传输速度那个算法太复杂了 请参考:
    https://www.jianguoyun.com/p/DUDlftMQ9s3ZBhjeq8EC
    https://www.jianguoyun.com/p/DQeqIUMQ9s3ZBhjqq8EC

    捕获.JPG



  • 9732bc36-754f-4a5e-897c-91241af0b3bf-image.png

    是按照实验来的,周围是空气,上下是俩圆柱


  • 管理员

    Fluent那面结果如何?



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    之前的数据没找到,又重新画网格算了一下,也有这个问题。。。。但是,fluent把热毛细力的UDF插入进去后,虚假速度影响会减弱,自由面上速度方向会变化,但openfoam用fvoption方法加入热毛细力,没法抑制虚假速度(以上两图是没加热毛细力,纯自然状态的形状)

    晚上会把fluent加热毛细力使自由面的速度反向图附上



  • @麦迪文 您好!我想在计算域里面的气液界面加热毛细条件的udf,不知道如何添加。请问您是怎么做的呢?方便给我一份您的热毛细udf参考一下吗?非常感谢您!我的邮箱是lijichengbitao@163.com



  • 首先,拿到温度梯度和界面梯度,两个变量做一点数学计算就得到沿界面的热毛细力了,一旦我发文章了会把代码贴文章后面的,数学公式也很简单,UDF不是很麻烦哈:xinxin:



  • @麦迪文 您的热毛细力是加在边界吧?我是要加在计算域里头,所以有点麻烦,热毛细力的公式是$\mu \nabla u = \sigma_T \nabla T$吧?



  • 我之前用的VOF法,只能加在计算域里,如果用普通方法,就加在边界上



  • @麦迪文 我也是用vof方法,因为还有气相,所以热毛细力只能加在气液界面上。但是微重力条件下虚拟流动很厉害,跟热毛细速度在一个量级上,所以对结果准确性影响比较大



  • 是是是,我也因为这个没啥解决办法,好在我导师不怎么管我,自己定方向,研究了一阵子没突破出来就整稀相流去了



  • @Albert-Lee 我想到的一种解决办法是界面变形不大的情况下或许可以用动网格的方法解决



  • @麦迪文 虚拟流动方面现在一些开源代码如Gerris等都已经做得很好了,貌似level set效果也好一些。时间充裕的话可以看看,但是对于自己的问题又可能不太适用,修改起来挺麻烦。



  • f6da2701-a12d-4722-a070-32df33d5fd95-image.png

    (热毛细对流反向加在自由面后,自由面上速度被扭转回来)


  • 管理员

    你这个设置壁面接触角了么



  • 我这个没设接触角,不过在openfoam的tutorials
    OpenFOAM-5.x/tutorials/multiphase/interFoam/laminar/capillaryRise/
    这个case里,已经设置了接触角,然后将液相入口设为壁面条件,入口压力也设为fixedFluxPressure,结果如下
    5661a6eb-cf64-4312-8ee1-4770c1318ab7-image.png

    自由面附近出现了较大的速度


  • 管理员

    替代文字

    你这个图看起来需要设置接触角?尤其是C图



  • @东岳 下面这个实验的图效果好点
    00ace526-364e-4a02-8333-3800973bfad5-image.png

    下面是fluent设置接触角 下壁面设置的110度,上壁面设置70度时数据
    17b0cc17-2138-42c4-a7b8-4ff7e36cd6a4-image.png
    7c839cdc-d823-4408-b2d0-f8fba0f4a629-image.png

    工作站有点问题,暂时用不了openfoam,过两天贴下of加接触角的结果


  • 管理员

    不是水?液体不润湿?



  • @麦迪文 看了一下您这个模拟也是将热毛细力加到气液界面上了吧?我想请教一下udf里面是先用adjust求出梯度,用udm纪录后再在将热毛细力添加到动量源项里?我是算一个带有热毛细的液体晃动(不做液桥方向),感觉跟这里类似,所以请教一下您



  • 这个在三维就还复杂些,在二维,实际简单得多,热毛细力就是在帮助里的温度梯度*(方向扭转90度的相分数梯度)再乘一个系数,这些在帮助里都能查到



  • @麦迪文 我做过些液桥震动的,不过用的fluent。你这个考虑了温度可能会不太一样。
    但是我感觉,你模拟的这个液桥,体积和实验应该不一样吧,看着模拟里面好像体积大些。还有其他面你设置的什么边界条件呢?



  • @aaaachenjian 模拟是在微重力环境下,上下壁面有个温差,在自由面上加个热毛细力,已经放弃用VOF方法了,像这种变形较小的直接挪网格,这是算法天生问题不太好解决


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