154、VOF能不能体现静压和水深的关系？

之前我在153、Fluent明渠流动Open Channel Flow案例--与VOF模型的区别中说VOF模型存在一个缺点，无法体现静压和水深的关系，有一些同学在文章下面留言指出了我的错误，并进行了讨论。

我后面进行了详细的研究，发现确实是我的理解有问题，VOF也能够体现出静压和水深的关系。虽然和明渠流动的结果不太相同，但其效果也还可以。下面分为几点，说一下我的理解

之前明渠流的文章中我认为明渠流可以非常好的体现静压和水深的关系，但是VOF模型体现不了。

这种观点是错误的，我之所以这样理解是因为明渠流初始化就可以明确给出静压和水深的关系，不需要进行计算。

而VOF模型经过初始化之后，是体现不了水深和静压的关系的，由于使用标准初始化，此时计算域的静压为0。所以显示不了静压的变化。

但是如果迭代计算一步，静压和水深的关系就能够体现出来了。

也就是说，明渠流的初始化之后就可以显示静压的变化，而VOF模型必须经过迭代计算之后才可以。这是两者的第一个区别

之前的文章的留言评论中都指出了操作密度对静压的影响。经过实际实验，无论对VOF模型还是对明渠流模型，操作密度都会产生重要的影响。

想要正确体现静压和水深的关系，需要将操作密度设置为0。如果设置的不对，那静压数值会有所变化

比如操作密度为0，VOF和明渠流静压云图如下

比如操作密度为1000，VOF和明渠流静压云图如下

可以看出，随着操作密度的改变，静压云图明显发生变化。同时还可以看到，VOF静压云图和明渠流静压云图数值上是不同的，这一点我们在下面进行解释

3.1VOF模型特点

尽管VOF也可以体现出静压随水深的关系，但VOF和明渠流的静压是有区别的。实际上VOF模型静压和边界条件也有关系。

如果是封闭的模型，没有进出口，那么Fluent会认为重力方向的坐标原点静压为0，如果水在原点之上，则为负值，在原点之下则为正值。尽管数值上有所变化，但是水压的变化仍然满足ρgh的公式

 

如果是上端开口的模型，水静止在模型中，类似于杯子中装了部分水。这种情况下的静压和明渠流初始静压非常相似。此时认为出口出静压为0，沿水深静压逐渐增加。水压的变化还是满足ρgh的公式。

同时空气中的静压数值也在变化，VOF模型考虑在空气中高度对压力的影响。

从曲线图看到不明显，我们直接看数据

之所有出口出静压为0，是因为VOF模型压力出口需要设置出口压力，我们设置为0，但是由于计算过程中会出现回流，因此回流的压力就是0，所以空气域的静压保持为0

如果我们将Pressure Specification Method改为From Neighboring Cell，让出口压力根据相邻网格计算，不给设置具体值

VOF模型的静压云图会变为下图，可以看到数值上和之前有所不同。

3.2 明渠流特点

明渠流初始化之后，静压数值也是气液交界面的静压为0，沿水深静压逐渐增加，水压的变化满足ρgh的公式。明渠流的静压在空气中也会发生变化，也满足ρgh的公式。也就是说明渠流认为空气也是流体，考虑了空气对压力的影响。

从上图可以看到，明渠流空气侧静压为负值，这是因为气液交界面静压为0，因此空气侧的静压为负值。我们看曲线图

上面的曲线图可能看不出静压的变化，我们来看详细的数据，刚好满足理论数值

上述结果说明VOF模型和明渠流动都能够模拟出静压和水深的关系。这再次说明153、Fluent明渠流动Open Channel Flow案例--与VOF模型的区别的说法是存在问题的，感谢留言区同学的指正

最后再说一点我觉得非常奇怪的现象，无论VOF模型还是明渠流动，只要流体流动起来，静压就会发生非常明显的变化。

比如对于明渠流，我们将参数都设置正确之后，初始化后的静压分布是正常的，但是只要让水流动起来，静压就会发生变化

上面关于VOF模型是认为其水流是静止的，也就是入口和出口我都设置为了wall。当我把入口和出口正确设置后，让流体流动起来，可以看到静压也会发生变化

来源：Fluent学习笔记