總結一下最近做多相流算例時關于體積分數模式(Explicit顯式/Implicit隱式)的選擇方面的經驗。

體積分數模式選擇的位置如圖1紅框所示:

圖1 顯示模式和隱式模式

顯式Explicit:

1.顯示模式只能用于瞬態計算,如幫助文件中所說的,它是time-dependent的。如果選擇了顯示模式,計算模式會自動轉換為瞬態計算。

2.如果不僅僅關心多相流流動穩定后的最終形態,還關心流動的過程中多相流的分布瞬時分布形態,應該選擇顯示模式。

隱式Implicit:

1.如果你只關心最后的穩態解,而不關心達到最后穩定狀態之前的流動過程中的像分布情況,那么選擇隱式模式更適合。

2.隱式模式可用于穩態計算也可用于瞬態計算。如果最后的穩態解取決于流場的初始分布,或者入口邊界處各相的狀態不十分明確,則應選擇隱式模式的瞬態計算。如果最后的穩態解不取決于流場的初始分布,并且入口邊界處各相的狀態很明確,則可以用隱式模式的穩態計算。

下面談下我個人的經驗體會:

1.顯示模式的相界面更清晰,對于不能互溶的兩相來說,顯式模式的相界面更合理。

下圖是用顯式和隱式兩種模式計算出的油-空氣相界面。可以看出顯示模式的兩相界面更清晰更合理。

圖2 顯示模式計算出的油-空氣相界面

圖3 隱式模式計算出的油-空氣相界面

2.顯示模式只能用于瞬態計算,有時需要計算很長時間才能達到兩相穩定狀態。對于不關心兩相分布穩定前的過程的計算來說,采用穩態隱式模式可以極大地節省計算時間。

比如對于圖2、圖3所示的油-空氣兩相VOF計算,相同配置的計算機,顯式模式需要計算一個星期才能達到兩相分布穩定狀態,而穩態隱式模式不到20分鐘就收斂了。

我個人的經驗,對于兩相互補溶解、并且不關心兩相分布穩定前的過程的計算可以采用以下計算策略用較短的計算時間得到較理想的結果:

1.先用穩態隱式模式計算至收斂,獲得一個兩相分布大致合理但相界面不甚清晰的結果。

2.以此結果作為顯式模式的初始值,在此基礎上進行一段時間的顯示模式計算,兩相界面會逐漸清晰起來。

(完)