奶冠是一种很有趣的物理现象。本案例利用VOF模型模拟奶冠形成过程。

1 问题描述

奶冠形成过程：水滴在重力作用下掉入液体中造成液体飞溅，形成类似皇冠形状。如下图所示。利用Fluent中的VOF模型很容易再现奶冠形成的完整过程。

创建长度50 mm，宽度50 mm，高度30 mm，采用0.5 mm网格尺寸进行网格划分，生成网格如下图所示。

2 Fluent设置

• 以3D、Double Precision模式启动Fluent

2.1 General设置

• 如下图所示检查网格尺寸

• 激活选项Transient采用瞬态计算，设置重力加速度为Z方向-9.81 m/s2

2.2 Models设置

• 激活Volume of Fluid多相流模型
• 激活选项Implicit Body Force

注：对于体积力驱动的流动问题，激活Implicit Body Force选项有助于提高计算稳定性。

2.3 Materials

• 从材料数据库中添加菜单water-liquid(h2o)

2.4 相设置

• 设置空气为主相

• 设置水为次相

• 设置表面张力系数为0.071 n/m

2.5 边界条件设置

• 所有边界采用默认设置，计算域为全封闭结构

2.6 Methods设置

• 计算求解方法如下图所示

2.7 创建区域

• 创建新区域

• 定义一个球形区域

• 定义一个长方体区域

2.8 初始化并Patch

• 标准初始化

• 指定标记区域水的体积分数为1

• 指定水滴区域速度为z方向-1.5 m/s

• 初始化后的体积分数如下图所示

2.9 自动保存

• 设置自动保存，如下图所示

2.10 创建等值面

• 设置等值面，如下图所示

2.11 设置迭代参数

• 设置迭代计算参数

3 计算结果

• 等值面变化动画

计算时间挺长，这里只算了一部分。

---

相关文件：

链接：https://pan.baidu.com/s/1fNlw8RFviawmPEVFJmb6ig 
提取码：dtz0

操作视频：

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道