[转载]多相流的体积分数模式(Explicit显式/Implicit隐式)的选择

总结一下最近做多相流算例时关于体积分数模式(Explicit显式/Implicit隐式)的选择方面的经验。

体积分数模式选择的位置如图1红框所示:

图1 显示模式和隐式模式

显式Explicit:

1.显示模式只能用于瞬态计算,如帮助文件中所说的,它是time-dependent的。如果选择了显示模式,计算模式会自动转换为瞬态计算。

2.如果不仅仅关心多相流流动稳定后的最终形态,还关心流动的过程中多相流的分布瞬时分布形态,应该选择显示模式。

隐式Implicit:

1.如果你只关心最后的稳态解,而不关心达到最后稳定状态之前的流动过程中的像分布情况,那么选择隐式模式更适合。

2.隐式模式可用于稳态计算也可用于瞬态计算。如果最后的稳态解取决于流场的初始分布,或者入口边界处各相的状态不十分明确,则应选择隐式模式的瞬态计算。如果最后的稳态解不取决于流场的初始分布,并且入口边界处各相的状态很明确,则可以用隐式模式的稳态计算。

下面谈下我个人的经验体会:

1.显示模式的相界面更清晰,对于不能互溶的两相来说,显式模式的相界面更合理。

下图是用显式和隐式两种模式计算出的油-空气相界面。可以看出显示模式的两相界面更清晰更合理。

图2 显示模式计算出的油-空气相界面

图3 隐式模式计算出的油-空气相界面

2.显示模式只能用于瞬态计算,有时需要计算很长时间才能达到两相稳定状态。对于不关心两相分布稳定前的过程的计算来说,采用稳态隐式模式可以极大地节省计算时间。

比如对于图2、图3所示的油-空气两相VOF计算,相同配置的计算机,显式模式需要计算一个星期才能达到两相分布稳定状态,而稳态隐式模式不到20分钟就收敛了。

我个人的经验,对于两相互补溶解、并且不关心两相分布稳定前的过程的计算可以采用以下计算策略用较短的计算时间得到较理想的结果:

1.先用稳态隐式模式计算至收敛,获得一个两相分布大致合理但相界面不甚清晰的结果。

2.以此结果作为显式模式的初始值,在此基础上进行一段时间的显示模式计算,两相界面会逐渐清晰起来。

(完)