用于大黏度比两相流的流体体积法新物性平均格式

为预测液-气两相流现象，需要对演化中的液-气界面进行准确追踪与预测。流体体积法（Volume-of-Fluid 或 VoF）已在文献中用于此类流动的计算建模。在 VoF 方法中，对两相求解同一组控制方程，并附加体积分数的平流方程。每个计算单元中的物性由基于相分数的两种流体物性的线性加权平均确定。虽然该方法能较好预测水-空气流动，但对于高黏度液体的预测往往显著偏离实验数据。本文提出了一种新的物性平均技术，其被证明可对高黏度液体给出准确结果。使用开源 VoF 求解器 interFoam（作为 OpenFOAM 计算工具的一部分提供）的计算预测，以及使用所提方法获得的预测，针对多个两相流应用与实验数据进行了比较。考虑了四种不同的问题，即空气中悬浮液滴、射流破碎、液滴撞击薄膜以及液滴与液池相互作用时的空气夹带，以广泛验证新方法。实验数据涵盖了一定范围的表面张力与黏度。在所有案例中，修改后的 VoF 求解器均表现明显优于原始 VoF 方法。