VOF时间步优化策略探讨

由于CLEAR-VOF在时间上是显性的，对于VOF水平对流运算法则必须使用一个时间步，这相当于一个小于1的CFL数。另一方面，由于FLOTRAN瞬态求解运算法则在时间上是隐式的，并且时间步大小上没有稳定性限制，因此基于VOF约束上选择时间步有时可能会非常受限制。相应地，FLOTRAN每一求解步采用多重VOF水平对流步。VOF水平对流时间步可设为等于通过指定一个参数划分的求解时间步。如果VOF水平对流时间步仍然很大，FLOTRAN就会把VOF时间步自动减半。VOF时间步自动减少会持续到在VOF水平对流计算过程中VFRC场的局部不平衡性小于VOFL公差。通过消除一些时间步的检测，一个良好的参数估计会使计算效率更高。

设置每一求解时间步的VOF水平对流时间步的数目时可使用以下方法：

命令：FLDATA4，TIME，NTVF，Value

菜单：Main Menu→Preprocessor→FLOTRAN Setup→VOF Environment→Time Stepping(www.xing528.com)

Main Menu→Solution→FLOTRAN Setup→VOF Environment→Time Stepping

对于一个VOF分析，密度为常数，因此质量守恒相当于总流体体积（或二维下的面积）守恒。理想情况下，进入问题区域和流出问题区域的体积之差应等于区域内总体积的增加或减少。然而在实际有限元分析中，用Galerkin弱结构表示满足连续性。因此，一般每个单元都有一个较小的质量不平衡。局部质量不平衡通常与离散误差相似，而离散误差为VOF分析中所引用的局部VFRC不平衡性的一个主要来源。尽管与总体积相比，这个不平衡可能会非常小，但是它会随着时间步的增加呈指数积累。因此在每个VOF时间步上FLOTRAN对VFRC值进行了局部调整，通过按比例地增加或减少局部单元的VFRC值来保证局部VFRC平衡。在Jobname.PFL文件中列出了最终的VFRC不平衡。