Simerics | 气泡运动数值模拟
图1 气泡上浮在工业中的应用
Simerics-MP/MP+在多相流分析中的优势：
1 | 严格遵守质量守恒及不可压缩项的守恒； |
2 | 可考虑任意项的可压/不可压、牛顿/非牛顿特性； |
3 | 可选择隐式或显示时间格式； |
4 | 具有高分辨率的交互面捕捉方法； |
5 | 内置表面张力模型和壁面接触模型； |
6 | 求解速度快，同一模型较同类软件至少快5倍以上； |
7 | 具有良好的收敛性与鲁棒性。 |
Step 1
创建流体域并进行网格划分
采用Simerics-MP/MP+结构化网格模板，通过输入坐标及三个轴向的网格数，一键生成流体域及笛卡尔体网格。
图2 采用网格模板生成笛卡尔体网格
Step 2
选择多相流模型并设置组分
选择多相流模型，添加水与空气两相组分；
选择显式计算，库朗数设置为0.5，最大库朗数设置为1；
选择流动模型，设置重力。
图3 多相流设置界面
Step 3
设置体参数
选中step1中创建的体网格，设置水与空气的物性（密度、粘度、表面张力等），并在初始化中定义两个气泡的位置及大小。
图4 体参数设置
Step 4
开始计算
由于边界条件默认为壁面，可以跳过直接进行计算。
Step 5
结果后处理
Simerics-MP/MP+ 自带后处理功能，可在软件计算过程中实时显示计算结果数据（云图、矢量图、速度曲线等），支持同时导入多个数据，生成动画。
单气泡上浮过程中的两相界面结果如下：
图5 单气泡上升界面实验结果[1]
图6 单气泡上升过程等值面数值模拟结果
图7 单气泡上升过程相体积分数动态云图
双气泡上浮过程中的两相界面数值结果如下：
图8 双气泡上升过程相体积分数动态云图
图9 双气泡上升过程相体积分数动态等值面
单气泡上升界面实验参考文献：
[1] Bhaga D, Weber M E. Bubbles in viscousliquids: shapes, wakes and velocities [J]. Journal of Fluid Mechanics, 2006,105: 61-85.
