NFX CFD|多相流模拟-基于VOF模型的空箱注水自由液面计算操作实例

各位工程师，大家好，本期文章向大家介绍NFX CFD的多相流分析功能，NFX CFD针对气液两相流、液液两相流或多相流提供了水平集（level set）模型以及流体体积（VOF）模型用于解决这种流场中同时存在多种互不相溶的物理相并对周围流场产生动态响应的情况。

多相流的相关知识背景可以参考往期文章《【小王说流体】船舶水面运动溃坝泄洪气泡流一网打尽，midas NFX CFD多相流功能介绍!》

NFX CFD多相流计算部分案例

本篇文章基于VOF模型对空箱注水的自由液面情况进行了计算，希望抛砖引玉，给各位工程师在使用NFX CFD时利用VOF模型计算这种自由液面分析的相关问题起到参考作用。 相关的模型几何参数参照了文章《Fluent多相流之VOF模型操作实例》，有条件的工程师也可以进行一个对比操作，感受一下采用有限体积法和有限单元法对这种气液两相流自由液面分析的异同点和优势点，以及计算结果的区别。‍

第一步：导入模型

第二步：添加材料（25℃的空气和水）

第三步：设置网格的单元特性 （分别将第二步创建的流体介质材料赋予网格单元特性）

第四步：划分网格

第五步：设置入口1和入口2的速度，分别为0.2m/s和0.7m/s

第六步：添加多相流模型（将空气设为主相、水设为次相）

第七步：将入口1和入口2的入口多相体积分数均设置为1 （表示这两个入口均注入水，没有空气注入）

第八步：将箱体上顶面设置为开放式出口，静压0pa；其余壁面设置为无因次距离壁面y+，值为65

第九步：求解设置，选择瞬态分析工况，勾选多相流求解模块

第十步：设置时间步长为0.1s，总步数为50步；并设置水箱中初始相分布情况（初始水位为0）

第十一步：设置湍流模型，k-ε模型；多相流控制中勾选质量守恒，界面清晰度设置为2.0

第十二步：完成设置，开启计算

第十三步：NFX CFD在该界面下点击切分截面，查看入口2的水相体积分数

*fluent计算结果-入口2的水相体积分数

第十四步：NFX CFD一键查看导出注水动画过程

*NFX CFD精细化网格后，注水过程的自由液面变化

第一、在NFX CFD中建立模型、划分网格、边界条件及求解设置、求解器求解、后处理结果查看等五个分析步骤，均在同一软件操作界面下完成，无需进行多界面转换。

第二、在采用和fluent相同数量级网格以及相同时间步长的情况下，NFX CFD计算结果与fluent结算结果相对一致，水相体积分数规律一致。值得注意的是基于VOF模型模拟自由水面变化时，相界面的捕捉精度与网格尺寸的精细化有关，在进一步细化网格之后，NFX CFD得到了更为精准的注水过程水位变化。

第三、在后处理结果方面，NFX CFD不需要在多个软件模块中转换，并且瞬态的液面变化过程动画，支持一键动画演示与动画导出，实现快速仿真模拟与后处理文件导出。