关于VOF 模拟两相流体界面流速的问题

owenliu

问题描述：
模拟液滴于二维平板流中流动的情形，液滴为水相，平板流的流体为油相。目的是要观察两相流体界面的流速向量的情况，却发现界面上的流速向量异常的大，而且方向也不对。一般来说，两相流体界面的流速应该要一样才对。

下图为问题简图与模拟结果流速向量图：

                               
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设定与档案：
我是使用FLUENT 6.3 进行模拟，mesh 使用Gambit 2.3 绘制。附件是我的 case、date，以及 mesh 档。

希望大家能帮我找出问题所在，并提供解决方法。
在此非常感谢大家拨空看我的问题。

[ 本帖最后由 owenliu 于 2010-3-25 18:02 编辑 ]

owenliu

不知为何，附件一直上传失败，以下是载点：
http://cid-f156900be33e29d3.skydrive.live.com/self.aspx/.Public/drop%20motion.zip

xrs333

应该是没有收敛。问题可能一是网格、二是初始化。另外，时间步长多大？

owenliu

网格是结构性网格，单位网格宽度为1μm 以下，靠近壁面的网格较密一点。初始化是整个流域设为入口流速，也就是0.02m/s。时间步长固定为 1e-08 s。

起初也是想可能没收敛，但是那颗液滴重头跑到尾就是同样的结果，苦恼啊！

xrs333

看起来液滴与壁面之间只有四、五个单元。

owenliu

其实我本来是跑液滴内部混合的，也就是液滴内部有两种可以相互混合的溶液，例如：红、蓝墨水；却发现边界的混合效率很奇怪。

xrs333

那就不能用VOF模型了。

owenliu

这是我的网格，我想应该是没问题的，只是在显示流速向量时，我Skip了，为了让图片能够看清楚些。

                               
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owenliu

目前上传的只是一般的液滴流动的case，并非液滴内部混合的case，因为我想先解决界面流速异常的问题。

xrs333

1 网格不行，太粗，不能满足捕获相界面的要求。加密一倍，特别是壁面附近。
2 求解时间不够长。随着时间的推进，液滴将逐渐拉长并断开。
3 这个模型时间步长10e-6即可。

wuming2723628

我昨天没事模拟了一下，算到最后那个水滴，在上下油的流动，产生剪切力的作用下破裂了。破裂的水滴貌似向两头走，不知道对不对？？哈哈，这种分析。但是可以肯定的说，你的模拟有问题。结果没有保存，也没有图。

owenliu

在此，首先非常感谢你们关心我的问题，并且提供了一些建议。

首先，我先澄清一下，这颗液滴从入口端跑至出口端会是等速进行，因为我的入口端是velocity inlet，设置了固定流速0.02m/s，出口端是pressure outlet，设为一大气压。这个流速在我那case的尺度下，算是微快；但是在流速没有加速，而流场又是微流体的尺度下(0.1mm*1mm)，其实液滴不会产生断裂的情况。实际的实验结果也是如此。

owenliu

但您说的网格不够密，这是有可能的，我上传的case是目前我测试过最密的网格了。这个网格总格数为57600，若要再加密一倍，要上10万了。以我的电脑来说，10万网格跑vof model，恐怕要花不少时间，但我一定会去试的，因为目前我也找不出更好的办法。

owenliu

希望各位如果有更快、更好的办法，或设置，请不吝啬的告诉我。即是只是一个想法，能够处发灵感也就够了。

真的很谢谢各位喔！本人的顶头上司教授，也摸不清这啥原因(大笑)。

wuming2723628

你说的很对，你的网格很密，电脑跑起来很慢，我为了省时间做了一个简化的。但是大体理论应该没有错，速度最大值应该在液滴的左上角合右下角，在这种剪切力的作用下可能会破裂。正与斑竹所说，我模拟的结果~~