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兩相流問題的表面張力模型及算法研究
來源:汪毅芝 瀏覽 689 次 發(fā)布時(shí)間:2023-01-16
【摘要】:兩相流廣泛出現(xiàn)在自然界和工業(yè)應(yīng)用中,因此研究兩相流問題具有十分重要的意義。由于表面張力對流體流動(dòng)和界面運(yùn)動(dòng)起著至關(guān)重要的作用,因此對表面張力精確建模是數(shù)值模擬兩相流問題的關(guān)鍵。故本文基于相場方法研究具有良好性質(zhì)的表面張力模型和高效數(shù)值算法是一項(xiàng)具有重要意義的工作。
本文利用Level Set函數(shù)與相場函數(shù)的關(guān)系,基于Level Set函數(shù)的連續(xù)表面張力模型計(jì)算表面張力,提出了一種基于相場方法的連續(xù)表面張力的模型。該模型不僅具有相場模型求解多相流問題的優(yōu)點(diǎn),且繼承了基于Level Set函數(shù)的連續(xù)表面張力模型的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步,在該表面張力模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合多相格子Boltzmann通量求解器(MLBFS),給出了兩相流體問題的數(shù)學(xué)模型,并設(shè)計(jì)了高效、穩(wěn)定且具有較好守恒性的數(shù)值算法。
最后,成功模擬了Laplace Law、液滴合并、剪切流中的液滴形變等問題,驗(yàn)證了本文提出的模型和算法具有良好的穩(wěn)定性和守恒性。