面向可压缩多相流的网格无关式体积流体方法及其界面锐化与表面张力
流体动力学
2026-03-05 v1 数学物理
math.MP
摘要
有限体积法（FVM）对多相流离散化导致的界面扩散，需要界面锐化机制。结构化四边形网格的此类解决方案已有文献记录，但各种工程应用需要针对物理系统不规则几何结构而设计特定网格。因此本研究将界面锐化建模为一种反扩散体积力，其计算过程可推广至任意构建的网格。该力的大小在单元中心以单元局部可压缩流动特性及单元邻域几何为函数进行推导。该流模型采用 AUSM+up 方法进行通量评估，并将刚性方程状态施加到每个流体，以闭合线性方程组并提取辅助变量。验证测试表明，本方法能够良好地满足青年-拉马兹条件，使得界面收敛至压力跃迁与界面力平衡的解析解。进一步的结果显示，通过表面张力与界面锐化的共同作用，界面能够从具有高度曲率变化的形状恢复圆形。最后，剪切驱动的液滴断裂结果表明，在 various Weber-Ohnesorge 数参数组合下，液滴形状与文献中提供的形状良好一致。
引用
@article{arxiv.2603.04270,
title = {Grid-agnostic volume of fluid approach with interface sharpening and surface tension for compressible multiphase flows},
author = {J. Marziale and J. Sun and D. Salac and J. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.04270},
year = {2026}
}