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