关于气层或气泡减阻的多相流模型的选择



  • 导师有兴趣研究气泡减阻或者气层减阻,用于船舶水动力,我想问下该选择什么多相流模型呢?水和空气不相容。目前选的有multiphaseInterFoam,bubbleFoam,和twoPhaseEulerFoam,想问一下这些多相流求解器有什么区别,有什么适用范围?基于VOF和基于欧拉模型有什么区别呢?谢谢大家~~



  • 区别如下,希望有帮助
    0_1478311577017_草图.png
    0_1478311581900_草图22.png


    另外,bubbleFoam已经完全退出历史舞台了。具体用什么求解器还得看你的工况。



  • @cfd-china 请问下这是哪本书呀?我也看看?什么离散相相含率,这些模型界定标准是啥呢?


  • OpenFOAM教授

    OpenFOAM的VOF无法用来研究气泡问题,因为MULES在advection时不能很好地保持的界面形状。



  • @wwzhao 我听过一个讲座是关于openfoam来计算气泡的,并且有气泡界面,我估计是网格设置很密。我见他控制方程也是一个相方程,没有界面压缩速度项,你觉得他是怎么实现的?里面的相方程离散如果不用那个MULES方法的话,他是怎么做到有界离散的?如果用MULES方法,可以做到吗?谢谢~~



  • 为什么OpenFOAM的VOF无法用来研究气泡问题?有很多sci都是用interfoam做气泡的。

    没有界面压缩速度项,

    不压缩也可以,就是正常的方程,只不过界面比较耗散不清晰。

    相方程离散如果不用那个MULES方法的话,他是怎么做到有界离散的?

    不用MULES可以参考Spalding的方法(同时求解两个方程,最后混合):

           fvScalarMatrix alphaEqn
            (
                 fvm::ddt(alpha)
               + fvm::div(phi, alpha, scheme)
               + fvm::div(-fvc::flux(-phir, beta, scheme), alpha, scheme)
            );
            alphaEqn.relax();
            alphaEqn.solve();
    
            fvScalarMatrix betaEqn
            (
                  fvm::ddt(beta)
                + fvm::div(phi, beta, scheme)
                + fvm::div(-fvc::flux(phir, scalar(1) - beta, scheme), beta, scheme)
            );
            betaEqn.relax();
            betaEqn.solve();
    
            alpha = 0.5*(scalar(1) + sqr(scalar(1) - beta) - sqr(scalar(1) - alpha));
    


  • @cfd-china 你是当做双流体模型吧。如果只有一个相方程呢?我想的答案是用有界的格式,有界格式可以保证相在0到1之间,不知道op里面有没有,之前见过但是忘记了,我说不采用MULES这种保证有界的算法,而是从格式入手。


  • OpenFOAM教授

    为什么OpenFOAM的VOF无法用来研究气泡问题?

    我的理解,VOF 分为两大类:一类是 algebraic,另一类是 geometric。

    • algebraic:采用代数方法直接求解 VOF 输运方程。由于对流项的存在会导致求解得到的界面变厚,通常的做法是采用特殊方式处理对流项(CICSAM和HRIC)或添加人工压缩项(MULES)以压缩界面厚度。由于体积分数的分布是一个间断函数,而采用这种方法求解后的体积分数变为连续分布的函数,已经失去了其原本的物理意义。
    • geometric:不求解 VOF 输运方程,而是根据通量求解各网格单元体积分数变化,再通过一定算法几何重构出自由面形状。这种方法得到的结果仍然能够保持锐利的界面,能够得到更接近物理现象的结果。但重构的算法一般比较复杂,需要消耗较多计算资源。

    有兴趣的可以阅读相关文献:
    Deshpande, S. S., Anumolu, L., & Trujillo, M. F. (2012). Evaluating the performance of the two-phase flow solver interFoam. Computational Science & Discovery, 5(1), 14016. https://doi.org/10.1088/1749-4699/5/1/014016

    Roenby, J., Bredmose, H., & Jasak, H. (2016). A Computational Method for Sharp Interface Advection. arXiv:1601.05392 [Physics]. Retrieved from http://arxiv.org/abs/1601.05392

    第一篇文献考察了MULES对于各种两相流问题的表现。
    第二篇文献提出了一种基于Open FOAM的带自由面重构的VOF方法isoAdvector。

    P.S.: isoAdvector的作者已经承诺本月底开源相关代码。



  • @wwzhao 我想问下采用特殊格式处理对流项,应该是格式CICSAM和HRIC之类的,你知道这种有界格式有哪些吗?我没在openfoam里面找到,记得还有gamma格式?谢谢


  • OpenFOAM教授

    @金石为开 你说的是 NVD/TVD 吧?gamma 差分格式是一种混合 UD/CD 格式,属于 NVD 方法。



  • @cfd-china 你好管理员,我目前用两相欧拉算气泡减阻,我一个算例是不加气泡,另一算例通气,为什么我算出的摩擦力反而更加大了,通气的情况壁面网格速度比不通气的还大,造成了通气反而阻力变大了,正常论文里面是减阻了,听说你计算过许多气液流算例,你看我是哪里出现问题了呢,非常感谢!!!



  • @金石为开
    从描述里面看不出来有什么问题:kiss_big:



  • @wwzhao 那几何重构求解得到的体积分数是间断函数吗?


  • OpenFOAM教授

    @anubis 集合重构不求解方程,而是通过通量变化计算体积分数,最后再进行界面重构。得到的体积分数必然是间断(指界面处发生跃变)的一个场。


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