آشنایی با ماژول چند فازی حجم سیال در فلوئنتVOF

2014/09/10 بدون نظر ANSYS Fluent

تعیین سطح مشترک دو فاز سیال در بسیاری از مسایل هیدرودینامیکی مطرح بوده است . در پدیده های هیدرولیکی نیز تعیین سطح آزاد جریان در حل میدان جریان از اهمیت خاصی برخوردار است . یکی از این پدیده ها، افتادگی آب در میدان آبشکن احداث شده در یک کانال می باشد . جریان آب قبل از رسیدن به آبشکن افزایش یافته و در هنگام رسیدن به آبشکن، سطح آب افت پیدا می کند و پس از طی مسافتی کوتاه دوباره به حالت اولیه خود بر می گردد . روش های گوناگونی در تعیین سطح آزاد استفاده می شود که نسبت به دیدگاه حاکم بر حل میدان جریان متفاوت می باشند در میدان جریان با شبکه ثابت ، تعیین سطح آزاد براساس دیدگاه اولری نسبت به جریان مشخص می شوند. در جریان های پیچیده مانند شکست موج که سطح آزاد آن از پیچیدگی های خاص خود برخوردار است بخصوص در حالت سه بعدی ، از روش (Marker and Cell) MAC استفاده می شود . در این روش تغییرات و جابجایی تعداد زیادی از ذرات سیال در محاسبات وارد می شوند و بنابراین نیاز به هزینه زیاد محاسباتی می باشد. اما در روش VOF برای هر جزء حجم سلول یک معادله دیفرانسیلی حل می شود که نهایتاً مقدار جزء حجم سیال ، در هر سلول معین می گردد. روشهای توسعه یافته بر اساس VOF با توجه ه دیدگاه اولری نسبت به میدان جریان، کارایی بیشتری دارند.

در تعیین سطح آزاد به روش VOF از یک تابع متغیر به نام F استفاده می شود که جزء حجم سیال (Volume of Fraction نامیده می شود.

شکل این تابع دیفرانسیلی در حالت دو بعدی به صورت زیر می باشد:

در حل معادله فوق در سلولی که پر از سیال می باشد مقدار F برابر ۱ می باشد. ولی در سلول خالی از سیال این مقدار برابر ۰ است در سلول سطحی این مقدار بین ۰ و ۱ می باشد.

به هنگام استفاده از معادلات ناویراستوکس و معادله VOF پارامترهای لزجت و چگالی سیال در هر سلول طبق روابط زیر معین می گردد، که در سلول های سطحی ترکیب دو فاز سیال در چگالی و لزجت

هر سلول دیده می شود.

 

روشهای مختلف VOFقابل استفاده درنرم افزارفلوئنت

الگوی دهنده وگیرنده

در این روش که روش اصلی حل معادله VOF می باشد، جریان به صورت ناماندگار تحلیل می گرد د.

در سلول سطحی، سطح سیال یا به صورت افقی یا به صورت قائم در نظر گرفته می شود، که نحوه

چرخش سطح بستگی به سلو ل های همسایه دارد . در این روش یک سلول بعنوان بخشنده یا دهنده

حجمی معین از سیال می باشد که آن را به سلول مجاور خودکه سلول گیرنده ۳ منتقل می نماید.

حجمی معین از سیال می باشد که آن را به سلول مجاور خودکه سلول گیرنده ۳ منتقل می نماید.

الگوی یانگز

در این روش جریان به صورت ناماندگار تحلیل می شود. در شبکه های غیر منظم این روش دقت

مناسبی دارد و نیز در شبکه های منظم رفتار آن قابل قبول است. در این روش به منظور تعیین سطح

مشترک دو سیال، از درونیابی خطی استفاده می شود. پس از آن در هر سلول بر اساس شیب سطح بدست

آمده از دو سلول مجاور، سرعت محلی تعیین می گردد.

دراین روش به منظور تعیین سطح مشترک دو سیال، از درونیابی خطی استفاده م ی شود. پس از آن در هر سلول بر اساس شیب سطح بدست آمده از دو سلول مجاور، سرعت محلی تعیین می گردد. دراین روش به منظور تعیین سطح مشترک دو سیال، از درونیابی خطی استفاده م ی شود. پس از آن در هر سلول بر اساس شیب سطح بدست آمده از دو سلول مجاور، سرعت محلی تعیین می گردد.

انفصال معادله VOF به روش آپویند مرتبه اول می باشد. با مشخص شدن مقدار جزء حجم سیال F i , j

در هر سلول، میزان فلاکس F در دیواره سمت راست هر سلول طبق رابطه زیر بدست می آید.

در تعیین شیب سطح مشترک دو سیال در هر سلول از را بطه زیر برای تعیین (زاویه بین محور مثبت x و سطح مشترک دو سیال) استفاده می شود.

{jcomments on}

برچسب ها

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Telegram
Telegram
logo-samandehi