一种用于大密度差界面流的动量守恒、质量-动量一致的新型方法
计算物理
2021-01-13 v1 流体动力学
摘要
我们提出了一种利用流体体积法（Volume-of-Fluid）直接数值模拟涉及大密度差的界面流的新型方法。我们采用不可混溶流体的不可压缩 Navier-Stokes 方程的守恒形式，以确保两种流体中质量与动量的离散输运之间的一致性。该策略在具有原始变量交错配置的均匀三维笛卡尔网格上实现，其中基于几何重构的质量平流在比动量网格精细两倍的网格上进行。该实现遵循 Rudman (1998) [41] 的思想，并结合了 Weymouth & Yue (2010) [46] 的方向分裂时间积分方案向守恒动量输运的扩展。所得数值方法确保了质量与动量传播的离散一致性，同时在三维中以任意精度级别强制实现守恒数值输运。我们给出了与现有文献中基准算例的若干定量比较，以确立该方法的准确性，并由此证明其在涉及空气中下落雨滴的复杂湍流界面流配置中的稳定性和鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2101.04142,
title = {A novel momentum-conserving, mass-momentum consistent method for interfacial flows involving large density contrasts},
author = {Sagar Pal and Daniel Fuster and Stéphane Zaleski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.04142},
year = {2021}
}