一种用于不可压缩两相流相场模拟的界面轮廓保持方法
流体动力学
2023-10-03 v1
摘要
本文提出一种用于不可压缩两相流模拟的相场建模的界面轮廓保持方法。虽然平流 Cahn-Hilliard 方程能有效捕捉复杂界面结构的拓扑演化，但它往往使流体界面偏离其平衡状态，影响模拟精度。为应对这一挑战，我们提出了一种依赖于相场相关符号距离函数而非相场函数本身的界面轮廓保持公式。该公式通过迭代求解，在每个时间步后恢复平衡界面轮廓。该方法有效减小了离散化误差并提高了各相的质量守恒精度。我们的公式在迭代中使用二阶总变差递减（TVD）Runge-Kutta 方法离散，在空间离散中使用有限体积格式。我们通过单涡变形液滴和静流中上升气泡的模拟，在精度和收敛速率方面将本文的轮廓保持方法与原始方法进行了定量比较，并进一步通过二维收缩液丝、液滴撞击深液池以及剪切流中三维液滴变形的模拟验证了适用性。我们的结果与解析解、先前数值结果和实验数据吻合良好，证明了所提方法的有效性和准确性。
引用
@article{arxiv.2310.00324,
title = {An Interfacial Profile-Preserving Approach for Phase Field Modeling of Incompressible Two-Phase Flows},
author = {Haohao Hao and Xiangwei Li and Chenglin Jiang and Huanshu Tan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.00324},
year = {2023}
}