叠加流体层与多孔介质层中不同密度和黏度两相流的解耦数值方法
数值分析
2021-12-09 v1 数值分析
摘要
在本文中，我们考虑通过相场方法对叠加流体层和多孔介质层中不同密度和黏度的两相流进行数值建模和模拟。该模型由自由流动区域的 Cahn-Hilliard-Navier-Stokes 方程和多孔介质区域的 Cahn-Hilliard-Darcy 方程组成，二者通过七个区域界面边界条件耦合。我们证明了耦合模型满足能量定律。基于压力稳定和人工可压缩性的思想，我们提出了一种无条件稳定的时间步进方法，该方法解耦了相场变量、自由流动的速度和压力以及多孔介质的速度和压力的计算，从而显著降低了计算成本。严格建立了由有限元空间离散化实现的该格式的能量稳定性。我们在数值上验证了我们的格式是收敛的且保持能量定律。进行了大量的数值实验以说明耦合自由流动和多孔介质设置中两相流的特征。
引用
@article{arxiv.2112.04353,
title = {A decoupled numerical method for two-phase flows of different densities and viscosities in superposed fluid and porous layers},
author = {Yali Gao and Daozhi Han and Xiaoming He and Ulrich Rüde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.04353},
year = {2021}
}