界面两相流在航空航天、石油化工、能源动力等工业领域中广泛存在,快速、精确地捕捉相界面对于研究两相流的内在机理以及工程实际应用都具有重要意义。由于界面附近物性参数变化剧烈、界面运动复杂多变等原因,数值模拟耗时往往较长,因此,构建一种精确高效的界面两相流模拟方法一直是国内外学者长久以来关注的一个问题。近年来,本人所在团队成员提出了一种复合界面捕捉方法—VOSET,该方法既可以保证质量守恒,又可以精确计算表面张力和光顺界面附近物性参数,获得光顺的高分辨率相界面,但仍面临计算效率较低这一问题。因此,本文将针对现有的VOSET方法,通过在网格系统、速度压力耦合算法和代数方程组求解方法三个层面对其进行改进,最终开发一种更高效的界面两相流模拟方法。(1)在网格系统层面,由于交错网格系统内包含有速度和压力等多套网格,导致计算过程异常复杂,为了解决这一问题,本文构建了基于同位网格系统的VOSET+SIMPLE方法,并通过三个经典算例验证了同位网格VOSET+SIMPLE方法的可行性和精确性。(2)在速度压力耦合算法层面,本文采用高效的IDEAL算法代替传统的SIMPLE算法,并通过三个算例验证了同位网格VOSET+IDEAL方法的高效性。(3)在代数方程组求解方法层面,首先,本文研究了G-S、ADI、SIP、Bi-CGSTAB和BCT-Bi-CGSTAB五种不同代数方程组求解方法对非稳态两相流模拟方法求解性能的影响规律,并最终确认BCT-BiCGSTAB方法在同位网格VOSET+IDEAL方法中具有最佳的求解性能。然后,为了进一步减少VOSET+IDEAL+BCT-Bi-CGSTAB方法在求解复杂问题时的计算耗时,本文引入了可快速降低低频误差消减速度的多重网格方法,并以高效的BCT-Bi-CGSTAB方法作为光顺算子,构建了更加高效的VOSET+IDEAL+多重网格(BCT-Bi-CGSTAB)非稳态两相流模拟方法,通过算例对比,发现该方法相比VOSET+IDEAL+BCT-Bi-CGSTAB方法在求解效率方面进一步得到大幅提升。通过以上研究,本文构建了一种用于精确高效模拟界面两相流的同位VOSET+IDEAL+多重网格(BCT-Bi-CGSTAB)方法,并开发了相应的软件,这一研究成果将为揭示界面两相流的内在原理、完善两相流流动的理论体系、特别是为指导实际工程应用提供强有力的数值支撑。