Bernaise：复杂域中两相电流体动力学流模拟的灵活框架
计算物理
2020-06-30 v1 流体动力学
摘要
Bernaise（Binary ElectRohydrodyNAmIc SolvEr）是一个灵活的高级有限元求解器，用于复杂几何中的两相电流体动力学流。含电解质的两相流与从用于医疗诊断的“芯片实验室”设备到储层尺度提高石油采收率等广泛系统和尺度相关。对于强耦合多物理场问题，我们采用最近开发的 thermodynamic 一致模型，该模型结合了用于离子传输的广义 Nernst-Planck 方程、用于静电学的 Poisson 方程、用于相场（描述分离相的界面）的 Cahn-Hilliard 方程，以及用于流体流动的 Navier-Stokes 方程。作为以整体方式求解偏微分方程组耦合系统的有效替代，我们提出了一种线性、解耦的数值格式，依次求解这三组方程。该格式通过与有解析解的极限情形、基准情形以及构造解方法进行比较得到验证。该求解器在非结构网格上运行，因此非常适合处理任意形状的区域以及在不同部分需要非常不同分辨率的问题设置。Bernaise 通过 FEniCS 框架用 Python 实现，其有效利用 MPI 和区域分解，因此应适用于大规模/高性能计算。此外，有经验的 Python 用户可轻松指定并向 Bernaise 框架添加新的求解器和问题设置。
引用
@article{arxiv.1805.11642,
title = {Bernaise: A flexible framework for simulating two-phase electrohydrodynamic flows in complex domains},
author = {Gaute Linga and Asger Bolet and Joachim Mathiesen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.11642},
year = {2020}
}
备注
62 pages, 13 figures, 10 tables, 4 listings