GeoChemFoam：基于算子分裂的时间步进用于毛细主导两相流的高效流体体积法模拟
流体动力学
2021-05-25 v1 计算物理
摘要
我们提出一种称为毛细松弛算子分裂（OSCAR）的新时间步进方法，用于毛细主导两相流的高效流体体积法（Volume-Of-Fluid）模拟。OSCAR 使用算子分裂方法分离黏性阻力与表面张力。黏性阻力步由注入速度控制，毛细松弛步由毛细波速度控制，二者采用不同时间步。尽管 OSCAR 因分裂引入了关于时间零阶的附加数值误差，它非常适用于低毛细数下的模拟。首先，分裂误差随毛细数减小而降低，且在低毛细数下，松弛步在其最后一次迭代前即收敛，从而相比标准时间步进方法实现大幅加速（此处高达 250 倍）。该方法实现于我们基于 OpenFOAM 的 CFD 求解器 GeoChemFoam 中。收敛性、精度与效率在三个基准案例中展示：（1）直 2D 微通道中空气泡的稳态运动，（2）3D 收缩通道中超临界 CO2 的注入导致颈缩断开，（3）代表多孔介质的 2D 亲油微模型中水的驱替。
引用
@article{arxiv.2105.10576,
title = {GeoChemFoam: Operator Splitting based time-stepping for efficient Volume-Of-Fluid simulation of capillary-dominated two-phase flow},
author = {Julien Maes and Hannah P. Menke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10576},
year = {2021}
}