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gVOF:适用于任意网格的非分裂几何流体体积法开源程序包

计算物理 2022-05-25 v1 流体动力学

摘要

gVOF程序包包含一套完整且自包含的流体体积初始化、界面重构和流体平流例程,用于在任意网格(无论是结构化或非结构化、具有凸或非凸单元)上实现多种精确高效的几何流体体积(VOF)方法,这些方法基于多维非分裂平流和分段线性界面计算(PLIC)方案。该程序包使用了López等人[J. Comput. Phys. 392 (2019) 666-693]开发的非凸解析和几何工具,以及López等人[J. Comput. Phys. 444 (2021) 110579]提出的等值面提取程序。非分裂几何VOF方法在平流步骤中所需的操作通常涉及处理高复杂度的非凸通量多面体,甚至包括自相交面,本工作无需依赖基于凸分解的昂贵技术即可稳健高效地处理这些问题。针对结构化和非结构化网格上的多个数值测试,展示了所实现的平流和重构方法不同组合在精度、计算效率以及体积(局部和全局)守恒特性方面的结果。与其他作者使用先进几何VOF方法所得结果的广泛比较表明,gVOF程序包在效率和精度方面具有卓越性能。为了展示该程序包在解决复杂两相流问题中的性能,将所实现的方法与现有的内部代码相结合,模拟了水滴对自由表面的冲击。该程序包可用于FORTRAN或C语言,并将公开提供下载。还使用了OpenMP应用程序编程接口来提高计算效率。

关键词

引用

@article{arxiv.2111.01524,
  title  = {gVOF: An open-source package for unsplit geometric volume of fluid methods on arbitrary grids},
  author = {Joaquín López and Julio Hernández},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2111.01524},
  year   = {2022}
}

备注

76 pages, 30 figures