starccm+阻尼消波：STAR-CCM+中的Wave Forcing

关于网格的划分方法，在上上篇推文中有详细的介绍，这里只介绍用Wave Forcing造波时的区别：

• 计算域：推荐浮体或船前后左右各1.5~2倍波长，可以适当降低。

• 网格：保证波高方向20层以上网格，一个波长80个网格，自由液面上单个网格的长宽比1：2或1：4。

• 物理模型：对于大多数工程问题选用Realizable K-Epsilon湍流模型即可。

• 时间步长：尽量保证自由液面的Courant Number不超过0.3。

• 边界条件：Wave Forcing的边界类型与阻尼消波大不相同，四周（除对称面外）均为速度入口，设置成波浪的边界条件，激活Wave Forcing；底部设置成壁面（指实际水底）或速度入口，不激活Wave Forcing；顶部（与大气相通）设置成压力出口边界，不激活Wave Forcing。

边界条件的指定是在Wave Forcing方法模拟波浪时的关键，如果不能指定正确的边界条件，则会出现例如波浪上漂等一系列问题。

下面通过一个实例具体介绍Wave Forcing的创建过程，为了使数据具有对比性，波高和波长均使用上次推文的参数。

计算域：波浪水池的尺寸长度从80m缩小到30m，高度和宽度不变，为20m，自由液面距离顶部8m，底部12m。

网格划分：基础尺寸0.75m，自由液面Z方向的网格尺寸为基础尺寸的3.125%，XY方向为12.5%，网格总数为300万。

物理模型：

波幅0.35m，波长10m，只造波不造流。

边界条件：进口、出口、两侧、底部为速度进口，体积分数为复合，空气相和水相分别为一阶波的轻/重流体体积分数，速度设置为一阶波的速度，区域>物理条件节点下，VOF波区选项选择力，物理值节点下的VOF波力长度设置为15m（1.5~2倍的波长），力VOF波指定选择一阶VOF波，进口、出口、两侧均激活，底部不激活；顶部为压力出口，体积分数同上，压力设置为一阶波的静压，不激活Wave Forcing。

网格划分：基础尺寸0.75m，自由液面Z方向的网格尺寸为基础尺寸的3.125%，XY方向为12.5%，网格总数为300万。

时间步长0.01s，最大物理时间10s，约4个波周期。

计算结果：

自由液面处的波形：

气液两相图：

在水池中心设置一浪高仪，监测该点的波高变化，创建浪高仪的思路是：首先在x的法向上建立一个平面截面，在从这个平面的Y的法向上截取一条线。具体方法为：右键单击衍生零部件，选择新建>截面>平面，输入零部件选择整个区域（tank），法向设置为[1，0，0]，然后再新建一个截面，输入零部件选择刚刚创立的截面，法向设置为[0，1，0]。

上图中，红色线为计算波高，绿色线为理论波高。同理论值相比，计算值并没有出现波浪衰减现象，而且波形也比较吻合。计算得到的波高仍为0.7m，但是波幅的最大值和最小值均提高了约0.05m。

今天的内容就到这里。最近在忙着做实验，推文来的稍微迟了一些，见谅见谅~~欢迎大家在留言区里评论留言。