На данной странице приводятся примеры использования VOF-алгоритма кода . Приведенные примеры более подробно описаны в отчете по гранту РФФИ vof-14-08-00939_II.pdf.

Обрушение водяной колонны

Это классическая тестовая задача для верификации VOF- алгоритмов. Эта задача используется для сравнения VOF-алгоритмов кода Anes и кода OpenFOAM (версия 2.1 для Windows). Расчеты по коду Anes расположены слева, по OpenFOAM - справа.
Рассматривается двумерная прямоугольная область размером 584 * 438 мм. В начальный момент времени слева расположена водяная колонна с размерами 148*292 мм. Под действием силы тяжести колонна начинает обрушаться.


Эволюция объемной доли жидкости (VOF-переменной) во времени  

Линии тока среды

Статическое давление

Формирование цилиндрической капли из квадратной капли

Рассматривается двумерная задача о переходе квадратной капли жидкости (вода в воздухе) в цилиндрическую каплю за счет сил поверхностного натяжения в невесомости. Исходный размер квадрата соответствует цилиндрической капли радиуса R0 = 50 мкм. В начальный момент времени давление и скорость равны нулю во всей расчетной области.
Ниже показано развитие поля скорости среды и относительного давления во времени. В качестве масштаба давления используется скачек лапласовского давления для цилиндра с радиусом R0.

Колебание возмущенной свободной поверхности

Рассматривается двумерная задача о колебании водной поверхности в прямоугольной области размером 100*80 мм, заполненной водой до 50 мм. В начальный момент задается синусоидальное возмущение поверхности жидкости:  


Объемная доля жидкости (слева) и поле вектора скорости (справа)

Колебание свободной границы в капиллярах

Рассматривается две задачи о колебании поверхности раздела в плоском и цилиндрическом капиллярах за счет сил поверхностного натяжения и краевых эффектов. Сила тяжести отсутствует.

VOF-переменная и поле скорости в плоском капилляре при плохой смачиваемости (краевой угол смачивания = 170)

VOF-переменная и поле скорости в цилиндрическом капилляре при хорошей смачиваемости (краевой угол смачивания = 10)

Свободная граница в горизонтальном капилляре

Рассматривается эволюция поверхности раздела в горизонтальном капилляре. Как следует из теоретического анализа существует критическая ширина капилляра, меньше которой жидкость не вытекает из капилляра и больше которой жидкость вытекает. Для воды и краевом угле смачивания 10 критический ширина капилляра равна 5.8 мм.

Режим колебания поверхности: ширина капилляра = 5.2 мм
 

Режим вытекания: ширина капилляра = 6.3 мм
 

Одномерный паровой пузырь в перегретой жидкости

Данная задача используется для верификации модели тепло и массообмена VOF-алгоритма кода Anes. Рассматривается моделирование одномерной задачи Скривена, в которой тепловой поток, необходимый для испарения жидкости подводится от перегретой жидкости. Используется одномерная расчетная область длиной 8 мм. В качестве начального распределения задается точное решение Скривена для момента времени 0.1 сек.

Расчетное поле температуры для различного числа ячеек сетки и точное решение 
 

Двумерный цилиндрический паровой пузырь в перегретой жидкости

Данная задача является двумерным декартовым аналогом задачи Скривена для цилиндрической системы координат.

Граница паравого пузыря, поле вектора скорости и поле температуры

Двумерное пленочное кипение

Рассматривается плоская двумерная задача о пленочном кипении модельной жидкости. Параметры расчета соответствуют постановке работы S.W.J. Welch, J. Wilson (2000 г). Подробности постановки задачи можно найти в отчете по гранту РФФИ. Ниже для удобства отображения расчетная область повернута на 90 градусов (вектор силы тяжести направлен справа налево).

Объемная доля жидкости и линии тока среды