案例3 - 喷泉

1.案例介绍

本次案例将采用流体仿真中的自由表面流场仿真方法，对喷泉的流动过程进行详细的模拟和分析。自由表面流场仿真方法是一种有效的流体界面追踪技术，能够精确捕捉流体与固体界面之间的动态变化，非常适合用于喷泉这类涉及气液两相界面的仿真问题。

通过仿真计算，我们可以清晰地观察到喷泉喷射时水流的形态变化，包括水柱的高度、扩散范围以及水滴的飞溅情况。同时，我们还可以分析喷泉喷射对周围环境的影响，如水池内水位的波动、空气流动的变化等。

2.几何/网格文件

网格文件：FOUTAIN3.med

3.操作说明

本案例在格物CAE ->自由表面流场仿真模块中完成。

3.1 网格导入

在 自由表面流场仿真 ->网格 中，类型选择 上传网格，依照指示，将网格文件FOUTAIN3.med以拖曳或以选择文件的方式导入网格。

3.2 计算设置

点击自由表面流场仿真处，选择湍流模型为 k-epsilon 模型，时变特性为 瞬态，具体设置如下。

3.3 材料选择

点击 材料 右侧的 [+]，气相和液相已经设置好了，直接默认即可，具体如如下图所示。

3.4 初始条件

在 自由表面流场仿真 ->初始条件 处设置初值，在初始化相场处选择指定相场，指定相选择相1，设定好液相和气相的初始位置，具体设置如下图。

3.5 边界条件

点击 自由表面流场仿真 ->边界条件 右侧的 [+]，即可选择预定义的边界条件，依次进行如下边界条件的定义：

• 壁面

点击选择壁面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 wall。

• 速度入口

点击选择速度入口，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet。

• 对称面

点击选择对称面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 sym。

• 出口

点击选择出口，点击施加位置右侧的 [+]，选择 outlet和top。

• 压力出口

点击选择压力出口，点击施加位置右侧的 [+]，选择 bottom。

3.6 设置重力

在自由表面流体仿真→全局模型 处设置重力，重力大小为 9.81m/s<sup>2</sup> ，具体设置如下图。

3.7 时间步长设置

点击 自由表面流场仿真 -> 时间步&资源，保持定时间步长计算，选择时间步数为 1000，时间步长为 0.005 s，计算核数为32，选择输出频率为 20，即每计算20步输出一帧后处理结果，具体设置如下。

4. 计算和仿真结果

4.1 提交计算

设置完成后，点击 仿真计算，点击 提交计算，即可开始计算。

计算完成后，在自由流场仿真模块处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

4.2 查看结果

点击 仿真计算->结果云图，选择物理场为 Void_Fraction/Void_Fraction，即可查看喷泉流动过程。