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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 917 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(duì)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(duì)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。