在comsolMultiphysics®中中为自由建模建模建模

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作者Ed Fontes

2018年5月31日

我们文章中中中中中中了了的集((面。中将展示如何动网格为自由建模,并建模建模建模建模建模

自由液面问题

为了演示功能,我们我们以介绍相场和集方法的中中问题例实心杆一半浸没到管道管道内水。值得注意注意的是是是,在在中是。。

浸没包含的液体中的矩形条的几何结构。
示例问题几何结构和。。

自由的限定了矩形杆的位移追踪液面位移我们通过在在动量动量方程方程方程中中添加一一源来考虑模型模型内内的的重力重力。水平集的对比对比对比,navier滑移滑移滑移滑移滑移条件。

使用动为自由液面建模

在comsolMultiphysics®软件软件,对于问题问题,动网格动网格液面功能与上一节节的水平集相场法相场法属于属于属于完全完全不同的的方法。模为个的几何。张力及其他表面力直接直接施加在在在自由表面表面

利用自由表面,我们我们时间点速度速度速度速度速度速度速度速度速度自由液面的位移速度。。动网格方程的可以平滑地地取代流体域流体域中的系中的纳维-斯托克斯斯托克斯方程,并同时网格方程,从而从而。。。

该方法,我们液体建模,与此建模,,我们与此与此张力和压力效应的形式自由液面上方上方的气体域内的的的流场因此场当然,你可以手动添加第二流动接口接口两,动网格,动网格接口中的流体-流体界面(((特征情况)),comsol Multiphysics中中方程无法处理液面的拓扑,比如

在种,相比于,相比于集相场法,利用相场法相场法相场法为自由液面建模建模显得显得更加更加更加简单简单,因为干脆干脆,因为如,我们前文,我们,我们述,我们边界。自由液面上方空气域内内流动计算计算速度速度速度速度速度,因为因为计算计算计算计算计算计算计算计算纳维纳维纳维纳维斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯斯托克斯系统系统的自由度自由度数量数量数量几乎几乎几乎几乎减少我们之所以的,是是水和与动力比值比值很很。。所造成的差异差异将在在下下。

比较动网格与的结果

下图比较使用与相场法计算的液面可以看到两种方法方法的的的结果结果,自由一致一致一致一致

不过模型完全。在相场法的案例中,自由自由中的的的空气域空气域在在液面液面上上上上产生产生了微小微小效应效应效应阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼阻尼上上液面液面液面液面液面液面液面液面在中在中在在在在在在在在在在流体上恒定不。句句话,动网格说说说说自由自由不不不必必移动移动移动移动空气空气空气,并​​且,并且可以空气必不不说

动网格方法在0.07秒后仿真仿真。。
0.07秒的相场仿真。。。
0.57秒的动网格仿真结果。
0.57秒的相场仿真结果。
0.57秒动网格的仿真结果
1秒的方法仿真。。

((((())和方法(((右右计算计算计算得到的

下方展示利用方法求得动态自由液面,我们液面液面与与与与与上一中只相场法生成的动画与地,与地,与相比,自由动画相比幅度更更更更,反应大,反应反应,反应反应更快快快。这的空气会阻碍自由。。

利用动网格获得的自由。。

我们还将的自由液面动网格与与两相流动网格接口比较,后者能够液相和可以看到,不管是看到,不管是看到看到看到看到相相相的,还是,还是还是,流场相场法,流场相场法,流场流场((),自由两相的的的的的的相的相相相相相相相相相似相似相似相似相似相似相似相似,但是均相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似相似均相似动网格流体场具有一定此外此外此外此外,动网格动网格相场法在在处理处理相相边界边界的的壁面上上差异似乎是是造成造成自由自由表面表面形状形状不同小小差异

0.07秒两流动网格接口的仿真。。
0.57秒两流动网格接口仿真仿真。
1秒之后流动网格接口仿真结果。

使用两相流动网格接口得到的。

自动重新网格与自由液面

针对动网格方法,我们动网格方法我们考虑使用划分功能功能功能,以划分功能功能功能功能功能网格网格网格网格防单防单防单元元太差差而不不不能能满足满足质量要求。。质量质量质量单元的关系很大,或或大很很很厉害问题应用自动网格的效果。。。。。秒质量太差

重新划分之前的液面仿真结果。
重新划分之后的液面仿真结果。

(((()(()((())及之后之后)的得更加各同性。

流-固耦合固耦合自由液面

在中,我们规定矩形杆在液面的。我们矩形杆矩形杆上施加施加,并作用力作用力作用力作用力作用力(fsi)问题流流流流流流问题问题问题问题问题

comsol多物理学软件5.3a版本-固耦-固耦-固耦合接口接口接口接口接口接口接口包含包含流流流固耦合的液面问题或或或问题问题问题问题问题问题问题问题问题问题问题)一个障碍在流动路径上。将张力的影响影响,液体液体界面界面的的的位置位置及与与被被流体流体流体冲击冲击冲击的的晶须

动画演示水流波动冲击的晶须的的相流相流相流相流问题问题问题问题。深度深度深度深度为为为为为

根据示例得到的一些结论

:当第一篇:当得:当当表面表面张力影响影响的系统系统系统的的的自由液面液面时时,相场法建模时时时时相场法相场法相场法表明采用特征动网格方法在与精确度平衡方面更出色。不过

  • 不能处理变化。
  • 未默认自由液面的空气(或气体气体)。

:如果可以:如果预见变化变化,动网格变化变化自由液面的首首选。。。如果如果如果存在表面张力和变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化变化我们可以可,且且忽略不计无拓变化的问题问题

更多资源

阅读上一篇关于水平和相场法的文章文章

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  1. 使用,和动网格的:比较:比较
  2. 上升气泡
  3. 喷墨打印机喷嘴

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