一种用于模拟两相流中移动接触线的能量稳定有限元方法
计算物理
2020-07-15 v1
摘要
我们考虑固壁基底上两相流体尤其是移动接触线的动力学行为。该动力学由尖锐界面模型控制，该模型由不可压缩 Navier-Stokes/Stokes 方程连同经典界面条件、沿壁面滑移速度的 Navier 边界条件以及一个将界面的动态接触角与接触线速度联系起来的接触线条件组成。我们针对该模型提出一种高效的数值方法。该方法将移动网格上 Navier-Stokes/Stokes 方程的有限元方法与流体界面动力学的参数化有限元方法相结合。接触线条件被表述为界面上一种依赖于时间的 Robin 型边界条件，从而自然地施加于接触线模型的弱形式中。对于 Navier-Stokes 方程，该数值格式遵循与连续模型类似的能量定律，但存在由移动网格上数值解插值所引起的误差。相比之下，对于 Stokes 流动，无需进行插值，因此我们可以从能量角度证明该数值方法的全局无条件稳定性。文中给出数值算例以展示数值方法的收敛性与精度。
引用
@article{arxiv.2002.12009,
title = {An Energy-stable Finite Element Method for the Simulation of Moving Contact Lines in Two-phase Flows},
author = {Quan Zhao and Weiqing Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.12009},
year = {2020}
}