基于贴体网格的VOF方法数模流场研究

提出了一种基于VOF方法的模拟具有复杂边界形状结构物附近流场的新算法,BFC-SIMPLE-VOF算法。采用坐标变换方法实现了任意复杂区域的结构化网格划分,在贴体网格下对二维不可压缩粘性流体的控制方程进行了离散。提出了基于交错网格的修正SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场,修正了贴体坐标下的界面跟踪方法(VOF方法)。对带有弧形防浪墙的防波堤结构附近的流场和压力场进行了数值计算,并与在笛卡尔坐标网格下采用部分单元体近似描述结构物边界的原算法的计算结果进行了比较分析。

弧形胸墙结构水动力特性的数值模拟

针对笛卡尔坐标系下的VOF(volume of fluid)方法无法精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,以连续方程和雷诺平均方程为基本控制方程,采用k-ε湍流模型来封闭方程组,修正了基于交错网格的贴体坐标系下的SIMPLE算法来迭代求解压力-速度场,修正了贴体坐标系下的界面跟踪方法,建立了基于BFC-VOF方法求解波浪对弧形胸墙结构作用的数值计算模型.对弧形胸墙结构附近的波面、流场及其所受波浪力等进行了数值模拟.研究结果表明:贴体网格模型能够精确模拟复杂边界的自由表面流动问题,模型计算的弧形胸墙迎浪面所受到的波浪力随着圆弧半径的增大而减小.