粘性流体 Navier-Stokes 方程离散化中的角动量守恒
计算物理
2019-02-13 v2 流体动力学
摘要
尽管 Navier-Stokes 方程（NSE）是在角动量守恒（AMC）下导出的，数值模拟方法常常缺乏该性质。在此，我们揭示 AMC 违背源于 NSE 退化粘性项的实现方式。为维持 AMC，这些退化项必须依据其应力来源分别积分。正如基于粒子的流体动力学方法中所观察到的，该违背会在具有不同粘度的多组分流体中引起人工旋转。在两种流体之间或与可动固体对象的界面处，必须满足 AMC，而在主体流体中可忽略 AMC。我们还阐明，流体作为刚体在以恒定速度旋转的容器中作恒定旋转的条件并非应力的 AMC，而是粘性力在全局旋转下的不变性。为验证我们的理论，我们使用二维拉格朗日有限体积法模拟了单组分与双组分流体的圆形层流。结果显示与有无 AMC 流体的解析预测极为吻合。
引用
@article{arxiv.1810.00354,
title = {Angular-momentum conservation in discretization of Navier-Stokes equation for viscous fluids},
author = {Hiroshi Noguchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.00354},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 9 figures