interPhaseChangeFoam空化求解，负绝对压力问题

[yhdthu]

最近在做一个2D翼形的模拟，求解器用的是interPhaseChangeFoam

边界条件：
入口：总压，用的是prghTotalPressure；速度pressureInletVelocity 根据phi计算流速为5.33m/s；
出口：zeroGradient velocity & p_rgh

湍流模型使用的是schnerrsauer，选择合适的n值进行计算

turbulence model用的是DDES模型

为了简化问题，暂时关闭了重力项和表面张力

在求解压力泊松方程时候，出现了压力负值的情况（我用的是绝对压力），经观察，出现负值的情况为alpha出现尖点的位置（for instance cavitation collapse）

传质源项的隐式处理，增强了压力泊松方程的对角占优特性，这是不可压流体求解器，理论上说，压力泊松是椭圆形方程，如果场内出现强扰动会瞬时传遍全场（空泡破碎产生高压），但是相方程是如何对泊松方程影响的我还不清楚，如何解决这个问题呢？

[李东岳]

相方程是如何对泊松方程影响的我还不清楚

这个问题之前的不清楚原因。
多相流的压力方程来源于两相的不可压缩连续性方程如：
\begin{equation}
\frac{\partial \alpha}{\partial t}+\nabla\cdot(\alpha\mathbf{U}_ \alpha)=0
\end{equation}
\begin{equation}
\frac{\partial \beta}{\partial t}+\nabla\cdot(\beta\mathbf{U}_ \beta)=0
\end{equation}
两个加起来就是divU=0，要依据这个组建压力方程。
对于你的有源项的相连续性方程，两个加起来之后就不再是divU=0，而是divU=S，基于这个方程出来的就是你的压力方程。所以说：

相方程左边组建速度散度，相方程右边组建压力方程源项。大体是这个关系。

[李东岳]

但凡采用SIMPLE类算法，连续性方程只是个限制，压力方程或者压力修正方程都是基于这个出来的。对于不需要SIMPLE算法的求解器，比如可压缩高速流，可以直接求解密度即不需要压力方程。

链接文本

但是动量方程中的压力，也会影响压力的组建，简单来说，如果动量方程没有压力，那么这个速度就是解耦的，不需要SIMPLE算法，这就是上面这个帖子我想确认目前DPM或者DEM中压力的植入。

这是目前压力方程和连续性方程，动量方程的一点小讨论，希望有启发。

[李东岳]

Haidong吧？我对这个interPhaseChangeFoam很感兴趣，一直想写个解析，求解器我已经看过了，方程已经熟悉，但是没时间写，你要是感兴趣看看能不能一起写一写放在我的网页，当然主要是你的贡献，有不会的可以交流。

目前这些比较大的求解器解析写起来比较费事，比如twoPhaseEulerFoam方程我这面一共有200多个，并且一直在增加，没有任何文字描述，一直没时间整理挂在网上，不过最近打算索性写个英文水个SCI算了。

[yhdthu]

@李东岳 好的 谢谢东岳前辈的回复 目前我暂时把负绝对压力问题解决了 是通过修改schnerr模型中的n值改变的

很愿意跟前辈讨论分享，我会跟您邮件联系~:laughing:

[李东岳]

解决就好 :cheeky:

[yhdthu]

@李东岳 东岳前辈，目前有个问题还是无法解决，当发生cavitation collapse 的时候，即相变由低密度到高密度时，压力会发生一个很大的波动，这会影响绝对压力的计算，我现在还是没想通数值上到底是怎么变化的过程，会导致这种情况的发生，请前辈指教～

[队长别开枪]

@yhdthu 物理上空穴（气相）破裂的地方就会出现压力波，这也是气蚀现象的主要来源。

[yhdthu]

@队长别开枪 你好，这个物理现象我知道，但我不明白数值是怎么变化的出现了这种现象

[yhdthu]

附上目前问题压力云图：

t1时刻：

t2时刻：

t3时刻：

我又从新撸了一遍理论，目前的理解是这样：
压力泊松方程求解的是压力值，而不是求解的压力修正方程，但之后更新通量phi和体心值U时，用的是压力梯度，这也就是为什么压力虽然算不对，但并不影响U和alpha的计算结果。
由于压力泊松方程是椭圆形方程，跟给定的边界条件有很大影响，所以目前把出口边界改成了advective（nuTlida，U，p_rgh，alpha.water，除了nut）试试看算的如何。
除此之外，请问大家还有其他建议么？

[赵一铭]

这个问题我在CFD界发过一个类似的文章，也是一个类似背压升高的情况，不过不知道你这个是不是这个原因，结果怎么样？

[dyhe]

你好，你是在算naca0015吗？

[yhdthu]

@赵一铭 前辈好，那篇文章我拜读了，所以才想通的这些问题，目前正在计算，我不确定的是advective边界的使用方法是否正确，我是将除了nut外的所有边界均设为advective，请问这样对不对呢？

OUTLET
{
    type            advective;
    phi             phi;
}

[yhdthu]

@dyhe 我算的是naca66

[dyhe]

@yhdthu
你好，你那边空泡的生长，发展，与溃灭过程模拟的咋样，脱落频率和试验比的上吗?Schner模型会产生压力的强烈振荡吗？求指教:cheeky:

[yhdthu]

@dyhe 还没算完，周期表较长了

[yhdthu]

还有个问题，为啥这个湍流粘性最小值是负的呢？请问这个残差曲线该怎么看？

[dyhe]

@yhdthu
最小值为负是数值误差吧，我看后来收敛到0了
这个图不是残差图

[yhdthu]

@dyhe 我不太清楚他这个怎么定义的？

[dyhe]

@dyhe 
当空泡溃灭时，你的升力会出现这样的突变吗

[yhdthu]

@dyhe 可以把你的压力变化云图贴上来，我目前正在解决这个问题，没有看升阻力系数

[dyhe]

@yhdthu



针对此问题，你有没有什么想法，关于空泡流模拟，你有没有成功的算例呢？

[yuan_neu]

可以通过调整空化模型的参数来避免负压问题
具体可以参考引用的文献

[dyhe]

这个压力突变是不是空泡破裂产生的压力波造成的呢，你为什么一直在改边界条件，是不是openfoam自带的算例的边界条件有问题？

[yhdthu]

@dyhe 空泡破碎是物理解释，我要寻找数值原因

[zwl]

请问为什么会有两个质量源项和两个体积源项？

[mohui]

@yuan_neu 有文献有讲过吗？

[Yong Li]

东岳大神，有没有interPhaseChangeFoam求解器解析，或是相关的文献可看？@东岳

[yuan_neu]

@yhdthu 现在很多实验研究都证实了这种压力波动，并且影响到空泡的周期行为