一种用于颗粒-流体流的浸没边界与离散统一气体动理学格式耦合方法
流体动力学
2018-10-17 v1 计算物理
摘要
本文发展了离散统一气体动理学格式（DUGKS）与浸没边界（IB）方法相耦合的方法，以对载粒流进行界面解析模拟。本方法（IB-DUGKS）保留了IB和DUGKS各自的优点，即处理复杂流动的灵活性与高效性，以及鲁棒性和低数值耗散。在IB-DUGKS中，IB方法用于处理流体-固体界面，DUGKS用于模拟流体流动，分别利用拉格朗日网格和欧拉网格。这两种网格完全独立，有助于避免固体颗粒运动时的网格重生。具体而言，在当前的IB-DUGKS实现中，通过引入一种高效的迭代强迫算法精确施加颗粒表面的无滑移边界条件，并由颗粒边界引起的IB力借助Strange-Splitting格式方便地纳入DUGKS。IB-DUGKS的精度首先通过静止圆柱绕流和静止流体中振荡圆柱绕流得到验证。随后，模拟了若干成熟的二维和三维颗粒流问题，包括通道中单颗粒沉降与双颗粒DKT动力学，以及腔体内一组颗粒的沉降。在所有测试案例中，结果与文献中已有数据吻合良好，表明所提IB-DUGKS是模拟颗粒流的一种有前景的工具。
引用
@article{arxiv.1801.05708,
title = {A combined immersed boundary and discrete unified gas kinetic scheme for particle-fluid flows},
author = {Shi Tao and Haolong Zhang and Zhaoli Guo and Lian-Ping Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.05708},
year = {2018}
}
备注
25 pages, 19 figures