fluent多相流VOF模型_明渠流动

右侧边界条件里死活找不到Open Channel那个勾选框，翻遍了所有边界类型都没有，查了半天是Multiphase面板里Volume Fraction Parameters下面那个Open Channel Flow没选上，选完再回边界条件，Water Level和Bottom Level的输入框才冒出来。路径D:\Fluent_work\open_channel\channel.msh。

设置顺序不能乱，先把General里的Gravity打开，Y方向填-9.81，VOF明渠没有重力就是死水一潭。再进Multiphase选Volume of Fluid，Scheme选Implicit，显式对时间步要求太苛刻，Courant数稍微超一点就炸。Volume Fraction Parameters下面把Open Channel Flow选中，这才激活明渠子模型。主相空气密度1.225，次相水998.2，表面张力0.072 N/m，Continuum Surface Force勾上。湍流模型默认k-omega SST够用，标准壁面函数配y+在30到100的网格，不需要改。

边界条件这块是明渠跟普通VOF最大的区别。入口用pressure inlet，Momentum标签页里Open Channel的勾选框打上，Free Surface Level填水深，比如0.2m，Bottom Level填底高程，比如0。注意Bottom Level不是渠道底部的高程，是自由水面参考基准到渠底的距离，填反了整个压力场就错了。出口也用pressure outlet，同样设Free Surface Level和Bottom Level。顶部那个面设pressure outlet，Gauge Pressure填0 Pa，让空气自由进出。出口压力参考位置Fluent会提醒你选，选出口面的中心点就行，不选的话默认在出口面的几何中心，一般也没问题。壁面条件按实际给，渠道底面和侧壁用no-slip wall，粗糙度如果要考虑的话在壁面条件里填roughness height。

初始化不能用Standard Initialization糊弄，必须用Patch。先Standard Initialize一遍把流场置零，然后Patch→Volume Fraction，选水的volume fraction，Region里选一个液面以下的区域，填1，空气区域默认就是0不用管。更省事的办法是用Open Channel Flow Initialization，在Solution Initialization面板里有个下拉选“Open Channel Flow”，选入口或者出口作为参考，Fluent自动按静水压分布初始化压力和体积分数，省得手动Patch。Patch的时候Region选不对，水填到渠道外面去了，跑两步就报负体积。D:\Fluent_work\open_channel\patch_notes.txt里记了Region的坐标范围。

Courant数是明渠VOF能不能收敛的命门，界面Courant数控制在0.25以下，超了时间步就得减。时间步长按Co=U·Δt/Δx反算，入口速度0.5m/s，网格尺寸0.02m，Co给0.25的话Δt=0.25×0.02/0.5=0.01s。变时间步长那个选项打开，初始步长给0.001s，Courant数上限设0.25，全局Courant数上限设2，Fluent自动调步长，比手动试快。压力速度耦合用PISO，VOF的标准搭配，SIMPLE在瞬态明渠里收敛慢。压力离散用PRESTO，体积分数用compressive或者geo-reconstruct，动量用二阶迎风。解算策略用PISO，松弛因子压力0.3动量0.7，松弛太紧收敛慢，太松直接发散。

明渠跑稳态基本跑不出来，自由水面在稳态求解器里找不到平衡点，残差曲线震荡不降。要么用瞬态跑到准稳态，残差降到1e-4以下并且自由水面位置不再随时间变化，要么在初始阶段用小的假时间步跑一段让流场稳定下来再切稳态。跑瞬态的时候监测出口的质量流量和某一点的液面高度，这两个量稳定了就算收敛，不用死盯着残差看。残差降到1e-4左右就停，继续往下跑残差也不会降多少了，VOF的残差本来就比其他模型难压。D:\Fluent_work\open_channel\下面那个case跑了一万两千步，出口质量流量波动在0.5%以内，液面高度稳定在0.198m到0.202m之间，算是收敛了。

跑着跑着报“温度超限”或者“压力超限”，先查Courant数是不是超了0.5，超了把时间步减半再跑。再查空气的Operating Pressure设成了101325还是0，VOF明渠里Operating Pressure设0（表压基准）最稳，设101325的话压力方程的源项量级差太大，容易崩。还有Implicit Body Force那个选项记得勾上，密度比1000比1的工况下不勾的话压力梯度算不准，液面附近出现非物理的振荡。D:\Fluent_work\open_channel\下面那个渠道的例子，入口水深0.2m，入口速度0.5m/s，出口压力0 Pa，跑了一万两千步，出口质量流量稳定在94.8 kg/s左右，跟理论值0.2×1×0.5×998.2=99.8对了一下差了5%，主要是渠道底部有边界层，有效过流面积比几何面积小一点，这个偏差在可接受范围内。下次把网格在液面附近再加密一档，试试压缩格式从compressive改成geo-reconstruct，Courant数控在0.2，看看质量流量能不能再靠近理论值一点，那个网格尺寸是……

想问一下大家这个情况是怎么回事 在meshing中鼠标移动后会留下痕迹，这个怎么解决啊

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