【摘要】：針對流體體積(VOF)法處理兩相流動界面張力的虛擬流體方法無法準確確定亞網(wǎng)格內(nèi)界面位置點的問題,提出了一種高精度的界面位置定位算法。該方法根據(jù)界面兩側(cè)單元界面曲度在亞網(wǎng)格內(nèi)構(gòu)建變曲度弧線,實現(xiàn)了兩相界面的高精度近似,完成了網(wǎng)格單元中心連線和界面交點位置以及該位置的曲度的準確求取,成功地考慮了界面曲度對亞網(wǎng)格內(nèi)界面位置的影響,同時方法本身不受網(wǎng)格類型及空間維度的限制。針對毛細管上升、靜態(tài)液滴、二維氣泡上升以及三維氣泡上升等物理過程進行了模擬,結(jié)果表明:界面曲度對亞網(wǎng)格界面位置可產(chǎn)生顯著影響;亞網(wǎng)格內(nèi)界面位置的準確捕捉以及該位置點界面曲度的準確求取可以顯著改善VOF方法的預(yù)測精度,模擬結(jié)果顯示最好可提高3.5倍。該方法可為復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)高表面張力驅(qū)動流提供新的預(yù)測手段。
[Abstract]:In order to solve the problem that the virtual fluid method which deals with the interfacial tension of two-phase flow by volume (VOF) method can not accurately determine the interfacial position points in the subgrid, a high-precision algorithm for locating the interfacial position is proposed. According to the curvature of the interface between the two sides of the interface, the curved curve of the subgrid is constructed, the high precision approximation of the two-phase interface is realized, and the position of the center line of the grid cell and the intersection of the interface, as well as the curvature of the position, are obtained accurately. The influence of the interfacial curvature on the interface position in the subgrid is considered successfully, and the method itself is not limited by the mesh type and the spatial dimension. The physical processes of capillary rising, static droplet, two-dimensional bubble rising and three-dimensional bubble rising are simulated. The results show that the interfacial curvature has a significant effect on the sub-grid interface position. The accurate capture of the interface position in the subgrid and the accurate calculation of the curvature of the interface in the sub-grid can significantly improve the prediction accuracy of the VOF method, and the simulation results show that it is best to increase the accuracy by 3.5 times. This method can provide a new prediction method for high surface tension driving flow in complex structures.
【作者單位】： 中國石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院;中國石化股份勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院;西安交通大學(xué)人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院;
【基金】：國家科技重大專項資助項目(2016ZX05011003-007) 國家自然科學(xué)基金資助項目(21306145)
【分類號】：O359

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本文編號：2368066