自由界面格子 Boltzmann 方法中填充方案的比较
流体动力学
2022-11-28 v2 计算物理
摘要
用自由界面格子 Boltzmann 方法（FSLBM）模拟移动气液界面，需要频繁地对由气体转为液体的计算单元中的流体流动信息重新初始化。相应的算法（此处称为填充方案）对于 FSLBM 在精度和数值稳定性方面的成功应用至关重要。本研究比较了五种填充方案，它们通过平均、外推或假设三种不同平衡态之一，从周围液体和界面单元提取信息。我们进行了六项数值实验，涵盖广泛的可能情景，包括驻重力波、矩形与圆柱形溃坝、Taylor 气泡、液滴撞击液面以及含泡平面 Poiseuille 流。在某些模拟中，平均、外推及一种基于平衡态的方案出现了数值不稳定。总体而言，结果表明就数值稳定性、计算代价、精度和易实现性而言，应优先采用最简单的基于平衡态的方案。
引用
@article{arxiv.2207.14496,
title = {Comparison of refilling schemes in the free-surface lattice Boltzmann method},
author = {Christoph Schwarzmeier and Ulrich Rüde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.14496},
year = {2022}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2207.13962