CLIP：用于界面现象的 CUDA 加速格子巴赫尔框架及其在液体喷射模拟中的应用
流体动力学
2025-05-20 v1 计算物理
摘要
本工作介绍了 CLIP，一款针对具有高密度和粘度比的二维和三维不可互混两相流动的 CUDA 加速相场格子巴赫尔框架。通过利用 GPU 并行，框架在标准桌面硬件上实现显著的计算加速，无需依赖高性能计算集群。它采用加权多松弛时间 (WMRT) 碰撞算子以增强数值稳定性并改进界面跟踪在面临挑战的多相条件下的表现。该模型通过一系列基准案例进行验证，包括毛细波动力学、静止滴落测试、两相普鲁斯液流、剪切驱动的界面变形以及雷利-泰拉不稳定性。进一步应用于液体喷射模拟，捕捉从滴落到喷射模式的转变，识别出约为 2.2 的临界韦伯数。结果与实验观察高度吻合，提供了关于破裂长度、滴落尺度分布和流动模式转变的详细见解。凭借其效率、准确性和可扩展性，该框架为探究多相流力学中复杂界面现象提供了强大且可接近的工具。
引用
@article{arxiv.2505.12205,
title = {CLIP: A CUDA-Accelerated Lattice Boltzmann Framework for Interfacial Phenomena with Application to Liquid Jet Simulations},
author = {Mehdi Shadkhah and Mohammad Taeibi Rahni and Azadeh Kebriaee and Mohammad Reza Salimi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12205},
year = {2025}
}