一种求解具有界面跳跃条件的共轭标量输运的体积惩罚方法

在复杂界面几何上具有界面跳跃条件的共轭标量输运在热过程和化学过程中很常见，但其准确且高效的模拟仍然相当具有挑战性。在本研究中，我们开发了一种在体积惩罚方法（一种浸入边界法）中处理两相界面的新方法，用于求解具有一般界面边界条件的共轭标量输运。我们首先提出了一种求解具有诺伊曼边界条件的对流扩散方程的界面处理方法，然后将其扩展到具有界面通量和标量跳跃的一般共轭标量输运。通过求解一维扩散问题来验证本方案，并展示本方案在提高精度和统一两相控制方程方面的优势，其中引入了一个表示界面标量通量局部跳跃条件的附加源项。然后，本方案进一步应用于具有标量及其通量跨界面跳跃的流固耦合标量扩散和对流扩散问题。本方案的模拟结果通常与通过贴体网格模拟获得的参考结果吻合良好，平均相对偏差小于3.0%。