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两相流问题的表面张力模型及算法研究

来源:汪毅芝 浏览 48 次 发布时间:2023-01-16

【摘要】:两相流广泛出现在自然界和工业应用中,因此研究两相流问题具有十分重要的意义。由于表面张力对流体流动和界面运动起着至关重要的作用,因此对表面张力精确建模是数值模拟两相流问题的关键。故本文基于相场方法研究具有良好性质的表面张力模型和高效数值算法是一项具有重要意义的工作。


本文利用Level Set函数与相场函数的关系,基于Level Set函数的连续表面张力模型计算表面张力,提出了一种基于相场方法的连续表面张力的模型。该模型不仅具有相场模型求解多相流问题的优点,且继承了基于Level Set函数的连续表面张力模型的优点。进一步,在该表面张力模型的基础上,结合多相格子Boltzmann通量求解器(MLBFS),给出了两相流体问题的数学模型,并设计了高效、稳定且具有较好守恒性的数值算法。


最后,成功模拟了Laplace Law、液滴合并、剪切流中的液滴形变等问题,验证了本文提出的模型和算法具有良好的稳定性和守恒性。