基于VOF和浸入边界法的液舱晃荡的数值模拟

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuchy2008
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近年来,CFD数值模拟技术越来越流行并渐渐趋向成熟,目前这方面计算的软件也比较多,而本文选择直接编程求解Navier-Stokes方程,在原有数值模型基础上引入新的方法予以改进再模拟带有自由液面的液舱晃荡问题。针对LNG液舱(棱形液舱)的晃荡问题,采用基于Volume of Fluid(VOF)方法和浸入边界法的粘性二相流模型对进行数值模拟。粘性二相流模型采用一套控制方程进行处理。整个计算区域为矩形,自由液面的跟踪和更新采用VOF方法,斜边边界的处理考虑用到浸入边界法,把边界以外的当成是固体,在对VOF中的体积分数F的处理时引入通度系数以适应斜边边界。最后模拟得到液舱横荡的运动过程,对研究这一类型的晃荡运动具有参考价值。在单相流晃荡的数值模型当中,把原来用到的均匀或非均匀笛卡尔网格改成自适应加密的多层网格,相应地调整原有的数据结构和存储方式,实现了在这种网格系统下VOF方法的运行,使得整个模型的计算框架都有了比较大的改动。文中给出多层网格结构中各层的运动波动图形及其验证,以及分别基于误差估计和速度梯度估计所生成的加密网格的图形,并分析比较了两者的差异。最后在采用速度梯度估计生成较为理想的加密层网格之后给出加密计算之后的结果。
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