多相 SPH 与 LBM 方法在间歇流模拟中的比较
计算物理
2019-03-05 v1
摘要
光滑粒子流体动力学 (SPH) 和格子玻尔兹曼方法 (LBM) 越来越受欢迎且极具吸引力，它们提供了高效的多相流格式，各有其优缺点。在此背景下，在研究给定的多流体问题时，依赖定量比较来决定应使用哪种方法以及适用何种情境是很有帮助的。特别是，管道中间歇性两相流（如段塞流）的模拟是一个涉及运动和相交界面的复杂问题，SPH 和 LBM 均可被考虑用于此问题。这是石油应用中备受关注的问题，因为在连接井口与生产设施的海底管道中形成的段塞流可能导致具有危险后果的不良行为。在这项工作中，我们在一系列标准测试案例以及二维间歇流模拟中，比较了 SPH 和 LBM 的多相流格式，其中表面张力效应分别采用连续表面力方法和颜色梯度方法进行建模。本文旨在强调 SPH 和 LBM 应用于这些问题时的贡献与局限性。首先，我们在具有不同密度和粘度比的静态气泡问题上比较了我们的实现。然后，我们重点关注若干雷诺数下管道内重力驱动的段塞流模拟。最后，我们以带有入口/出口边界条件的段塞流模拟作为结论。根据本研究呈现的结果，我们确认 SPH 方法更为稳健且通用，而 LBM 格式则更准确且更快速。
引用
@article{arxiv.1903.01168,
title = {Comparison of multiphase SPH and LBM approaches for the simulation of intermittent flows},
author = {Thomas Douillet-Grellier and Sébastien Leclaire and David Vidal and François Bertrand and Florian De Vuyst},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.01168},
year = {2019}
}