降膜流动中的层流稳态仿真

Question

要仿真高粘度流体在竖直壁面上的流动，从原理上讲，粘度在0.92Pa.s-500Pa.s之间，属于牛顿流体，需采用稳态层流计算（论文中也是稳态计算，很少有瞬态计算，觉得瞬态计算从原理上不符合，因为牛顿流体速度是不随着时间变化的）。但是不管怎么调整边界条件，稳态计算总是发散，所以给出指导，希望给出一些意见，下面是几何图形中的边界条件，其中液体是速度入口，空气速度入口（未给速度），左侧是壁面，右侧未知，出口是压力出口。

Answer 1

1稳态计算方法：牛顿流体的稳态流动可以用 Navier-Stokes 方程组求解，但是在高粘度流体的情况下，计算的收敛性可能会受到挑战，需要使用一些特殊的技巧，例如自适应网格、多重网格等方法。如果使用常规的求解器和网格，可能需要进行更多的迭代才能得到收敛的结果。

2网格设计：高粘度流体通常在接触壁面处会出现较大的粘滞阻力，因此需要将网格设计得更加精细，以便更好地捕捉到流体在壁面处的行为。可以采用非结构化网格、多边形网格等技术，以更好地捕捉流体行为。

3边界条件：在给定的几何图形中，速度入口和出口的速度可以通过试验数据或者计算得到，而空气速度入口的速度可以假设为0，因为空气是一种较为稀薄的流体，在接触壁面处的作用不是很明显。左侧是壁面，需要给出壁面的粗糙度和摩擦系数，以便更好地模拟流体在壁面上的行为。右侧是未知，可以假设为自由出流或者压力出口，并根据需要给定相应的边界条件。

4模拟软件：针对高粘度流体的模拟，可以使用一些专业的计算流体力学（CFD）软件，例如ANSYS Fluent、OpenFOAM等。这些软件提供了丰富的求解器、网格生成器和后处理工具，可以方便地进行高粘度流体的模拟和分析。

希望以上建议能够对您的研究有所帮助。