【Fluent案例05】VOF明渠流-船体自由波面模拟

由于对称条件，仅对一半的几何进行建模。采用全六面体单元网格，并在自由面区域附近进行了网格细化，以精确捕捉自由面。

• 点击File→Read→Mesh导入网格文件。

• 点击Setup→General→Check检查网格，保证无负体积。

• 点击Setup→General→Display以显示网格。

• 点击Results→Graphics→Views，如下图所示选择。
  

• 点击Setup→Genera→Solver，选择稳态求解器，Z方向重力加速度为-9.81m/s。

• 点击Setup→Models→Multiphase，如下图所示设置。注：稳态求解目前只能选择Implicit scheme。
  

• 点击Setup → Models → Viscous...如下图所示设置。
  

• 点击Setup→Materials→Create/Edit→FLUENT Database…，如下图所示copy液态水材料。

• 点击Setup→Multiphase→Phases，如下图所示copy液态水材料。

• 点击Setup→Cell Zone Conditions→Operating Conditions…，如下图所示设置。

• 点击Setup→Boundary Conditions，如下图所示设置。

a) 定义入口inflow边界为压力入口，如下图所示设置。注：湍流强度假定为4％，湍流长度尺度设置为船体长度的3％。

b) 定义入口outflow边界为压力出口，如下图所示设置。

c) 定义入口outflow边界为压力出口，如下图所示设置。

top, bottom, side, midplane为symmetry,ship为No Slip wall。

• 点击Setup→Reference Values，如下图所示设置。

• 点击Set→Solution→Solution Methods，如下所示设置。

(a)Pressure-Velocity Coupling → SIMPLE

(b)Gradient → Least Squares Cell Based

(c)Pressure → PRESTO!

(d)Momentum → Second Order Upwind

(e)Volume Fraction → Compressive

(f)Turbulent Kinetic Energy → Second Order Upwind

(g)Specific Dissipation Rate → Second Order upwind

• 点击Set→Solution→Solution Controls，如下图所示设置。

• 点击Solution→Monitors→Residuals，如下图所示设置。

• 点击Solution→Report Definitions→New→Force Report→Drage，如下图所示设置。

注：监测船体表面阻力系数。

• 点击Solution→Report Definitions→New→Force Report→Drage，如下图所示设置。

注：监测船体表面阻力。

• 创建监测点，点击Results→Surfaces→New→Point，如下图所示设置。
  

• 点击Solution→Report Definitions→New→Surfaces Report→Vertex Average，如下图所示设置。

注：监测监测点速度平均值。

• 点击Solution→Solution Initialization，如下所示设置。
  

• 点击Solution→Calculation Activities→Autosave，如下所示设置。
  

• 点击Solution→Run Calcuation，如下所示设置

(a) Write输出hull.cas.gz文件

(b) 设置Number of Iterations为3500，点击Calculate开始计算

• 点击Postprocesing → Create → Surface → Iso-Surface…，创建体积分数为0.5的水的等表面，以便观察自由波面。

船体壁面阻力系数

船体头部监测点速度变化值（监测值达到稳定，计算收敛）

自由波面位移(wave elevation)云图

自由波面速度云图

自由波面压力云图