一种基于边界变分减小原理的低耗散数值方法，用于非结构网格上可压缩气液两相流及相变
流体动力学
2024-11-13 v1 计算物理
摘要
提出了一种用于非结构网格上可压缩气液两相流及相变的低耗散数值方法。控制方程采用六方程模型。六方程模型中体积分数方程和总能量方程包含的非守恒项在单元边界上使用二阶精度近似定义，且无需插值空间导数即可计算。为以低耗散捕捉接触不连续性和气液界面等不连续性，采用了 MUSCL-THINC/QQ-BVD 格式，该格式结合了用于守恒定律的单调上游中心格式（MUSCL）方法和具有二次曲面表示和高斯求积的双曲正切界面捕捉方法（THINC/QQ）。MUSCL 方法是可压缩流的主流数值求解器之一，对光滑解达到二阶精度，但在不连续解附近引入过大的数值耗散误差。THINC/QQ 方法使用为非结构网格上界面捕捉开发的重构函数，利用带有二次曲面的 S 型函数。根据边界变分减小（BVD）原理结合这些重构函数，对光滑解选择 MUSCL 方法，对不连续解选择 THINC/QQ 方法，从而准确保持解结构。求解了若干基准测试，结果表明 MUSCL-THINC/QQ-BVD 格式不仅能以低耗散捕捉接触不连续性，还能清晰分辨由相变动态生成的气液界面。
引用
@article{arxiv.2411.07704,
title = {A low-dissipation numerical method based on boundary variation diminishing principle for compressible gas-liquid two-phase flows with phase change on unstructured grid},
author = {Hiro Wakimura and Takayuki Aoki and Feng Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.07704},
year = {2024}
}