一种用于界面分辨相变与守恒热能平流的几何 VOF 方法
计算物理
2021-02-03 v1
摘要
我们提出一种求解具有相变的两相流不可压缩 Navier-Stokes 方程的新数值方法，采用单流体方法。使用具有分段线性界面构造（PLIC）的几何流体体积（VOF）方法追踪各相。热能平流以守恒形式处理，并在计算单元边界处几何计算 VOF 通量，一致地用于计算热容通量。相界被视为锐利（无限薄），这导致在存在相变时速度场跨界面不连续。该跳跃的数值困难通过引入一种新颖的两步 VOF 平流格式加以解决。该方法已在开源代码 PARIS 中实现，并使用著名测试用例进行验证。这些包括微重力下蒸发圆形液滴（2D）、斯特藩问题以及过热液体中的 3D 气泡。结果显示的精度令人鼓舞。2D 蒸发液滴对液滴体积演化及保持圆形形状均有极好预测。对于斯特藩问题情形，使用常压下水物性实现了小于 1% 的相对误差。对于过热液体中雅各布数为 0.5 的气泡最终半径，在最粗网格上获得的相对误差小于 6%，在最细网格上小于 1%。
引用
@article{arxiv.2001.03477,
title = {A geometric vof method for interface resolved phase change and conservative thermal energy advection},
author = {L. C. Malan and A. G. Malan and S. Zaleski and P. G. Rousseau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.03477},
year = {2021}
}