In this paper, a coupled level set and volume of fluid, immersed boundary (CLSVOF/IB) method is proposed and implemented into the interFoam solver of the OpenFOAM to simulate the gas-liquid two-phase flows, involving the gas-liquid and fluid-structure interfaces. In the volume of fluid (VOF) method, the multidimensional universal limiter with explicit solution (MULES) approach is used to restrain the volume fraction. An approach for calculating the grid characteristic size for the level set (LS) initial function and the re-initialization equation is proposed in order to make it more applicable to non-uniform grids in the finite volume method. In the proposed CLSVOF method, the continuous LS function is used to calculate the gas-liquid interface curvature so that the surface tension term can be calculated accurately. In the immersed boundary (IB) method proposed in this paper, a virtual forcing term is introduced in the momentum equation to deal with the fluid-structure interface by defining a solid volume fraction, which is convenient for the three-dimensional numerical simulation. For the present flow field solver, an improved scheme of the velocity predictor loop of the PIMPLE framework is also introduced. Two benchmark cases: the Zalesak’s notched disk and a circular bubble at equilibrium, are simulated first to examine the accuracy of the present CLSVOF method. Then, the effects of several gas-liquid two-phase flows on different fixed structures are investigated. The simulation results are in good agreement with the published numerical and experimental results.

在本文中，提出了一种耦合水平集和流体体积，浸入边界（CLSVOF/IB）方法，并在 OpenFOAM 的 interFoam 求解器中实现，以模拟气液两相流动，涉及气液和流体-结构接口。在流体体积 (VOF) 方法中，使用显式解多维通用限制器 (MULES) 方法来约束体积分数。为了使其更适用于有限体积法中的非均匀网格，提出了一种计算水平集(LS)初始函数和重新初始化方程的网格特征尺寸的方法。在提出的 CLSVOF 方法中，连续 LS 函数用于计算气液界面曲率，从而可以准确计算表面张力项。本文提出的浸入边界(IB)方法在动量方程中引入虚拟力项，通过定义固体体积分数来处理流固界面，便于三维数值模拟。对于目前的流场求解器，还介绍了 PIMPLE 框架的速度预测器循环的改进方案。首先模拟两个基准案例：Zalesak 的缺口圆盘和平衡的圆形气泡，以检查当前 CLSVOF 方法的准确性。然后，研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。在动量方程中引入虚拟强迫项，通过定义固体体积分数来处理流固界面，便于三维数值模拟。对于目前的流场求解器，还介绍了 PIMPLE 框架的速度预测器循环的改进方案。首先模拟两个基准案例：Zalesak 的缺口圆盘和平衡的圆形气泡，以检查当前 CLSVOF 方法的准确性。然后，研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。在动量方程中引入虚拟强迫项，通过定义固体体积分数来处理流固界面，便于三维数值模拟。对于目前的流场求解器，还介绍了 PIMPLE 框架的速度预测器循环的改进方案。首先模拟两个基准案例：Zalesak 的缺口圆盘和平衡的圆形气泡，以检查当前 CLSVOF 方法的准确性。然后，研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。对于目前的流场求解器，还介绍了 PIMPLE 框架的速度预测器循环的改进方案。首先模拟两个基准案例：Zalesak 的缺口圆盘和平衡的圆形气泡，以检查当前 CLSVOF 方法的准确性。然后，研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。对于目前的流场求解器，还介绍了 PIMPLE 框架的速度预测器循环的改进方案。首先模拟两个基准案例：Zalesak 的缺口圆盘和平衡的圆形气泡，以检查当前 CLSVOF 方法的准确性。然后，研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。研究了几种气液两相流对不同固定结构的影响。模拟结果与公布的数值和实验结果非常吻合。