基于算子分裂与全解耦格式及逐项矩阵组装的凝固与宏观偏析基准建模与三维应用
流体动力学
2023-03-21 v1
摘要
涉及非定常多物理场与多相场的凝固与宏观偏析问题，通常是固相、糊状区和液相区域间发生质量、动量、热量和物质传递的复杂过程。对相变、化学不均匀性以及多相多组分流动的定量预测，在许多涉及材料、能源乃至行星科学等多学科的自然场景与工业应用中起着关键作用。鉴于此，一些学者和研究机构呼吁更多研究者参与凝固与偏析问题的基准分析。本文提出一种算子分裂与基于矩阵的方法以避免非线性系统。同时，向量化与基于前向方程的矩阵组装技术相结合，增强了三维应用扩展的可实现性。最后，该新方案通过一系列二维与三维基准算例得到了充分验证。数值结果还表明，该方法能够保证准确预测，并充分捕捉由溶质驱动与热驱动流动所引起的物理细节，包括通道偏析、雀斑形成、边缘效应、长宽比效应和三维效应。
引用
@article{arxiv.2303.10783,
title = {Benchmark modeling and 3D applications of solidification and macro-segregation based on an operator-splitting and fully decoupled scheme with term-wise matrix assembly},
author = {Xiaoyu Feng and Huangxin Chen and Bo Yu and Shuyu Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.10783},
year = {2023}
}
备注
keyword: Solidification, Macro-segregation, Multi-phase, Operator-splitting, matrix-based, matrix assembly techniques, Benchmark modeling