[案例分析]STARCCM+入门系列之——VOF空化

1、  问题描述

本案例演示如何在STAR-CCM+ 中设置空化问题。它模拟水的二维强制流体在大气压下流过喷嘴，然后进入注满空气的腔室。喷嘴宽度约1 mm。相关几何体左侧边界的规定压力为 5 x 10^7Pa，而右侧边界处于大气压力下。底部的边界是一个对称平面，并且所有其他边界都是实心壁面。最初，左腔室注满水，而求解域的其余部分则注满空气。使用默认的K-Epsilon 模型为湍流建模。窄喷嘴入口处的尖角与流体加速结合产生一个可发生空化的低压区域。

2、  STAR-CCM+设置

（1）设置物理属性；在该模拟中，流体是湍流且问题涉及多相流体和空化。此次分析需要三种流体（空气、水和水蒸气）。但是由于这些流体占据相同的域，所以仅需要一个连续体和一个区域即可设置模拟。设置物理属性如下：

（2）设置材料特性；在Models > Eulerian Multiphase > Eulerian Phases节点，创建H2O、AIR、H2O(G)三个相。

（3）定义相间相互作用；要建模空化，需使用VOF 多相交互作用模型和 Schnerr-Sauer 空化模型。右键Models> Multiphase Interaction > Phase Interactions，新建相间相互作用，选择VOF-VOFPhase Interaction和Schnerr-Sauer两个模型。

（4）设置初始条件；连续体中的两个初生流体空间分布的初始条件是：只在左腔室中注入水，在右腔室和通道内注入空气。指定这种分布的便捷方法是创建并使用场函数。

（5）设置边界条件；几个面的边界条件设置如下：

        把左边的压力设置为5.0E7Pa，右边压力设置为大气压；

（6）设置求解器参数和停止条件；此计算使用时间步长10^-7 s 运行5 x 10^-5 s，所以需要500 个时间步。

（7）运行模拟；计算结果如下：

水和水蒸气的最终分布

                                                       水蒸气的最终分布

水体积分数分布

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