基于通用压力方程的两相不可压缩黏性流动数值模拟
流体动力学
2020-11-03 v1 计算物理
摘要
通用压力方程（GPE）是 Toutant 近期（J. Comput. Phys., 374:822-842 (2018)）提出的用于不可压缩流动模拟的新方法。它规避了压力泊松方程，且表现优于经典人工压缩性方法。此处将其推广至具有变密度与黏度的两相不可压缩黏性流动。首先，修改压力演化方程以考虑密度变化。其次，提出定制离散格式以处理变黏度下的黏性应力项。此外，纳入与体积黏度相关的附加项以稳定模拟。界面演化与表面张力效应由相场模型耦合基于 GPE 的流动方程来处理。压力与动量方程在交错网格上采用二阶中心格式离散，并采用三阶总变差衰减 Runge-Kutta 格式时间推进。在中等密度比与黏度比下，模拟了二维、轴对称及三维几何中的若干非定常两相问题，结果与其他不可压缩求解器和/或格子 Boltzmann 方法（LBM）模拟结果吻合良好。与 LBM 类似，所提基于 GPE 的方法完全显式且易于并行化。虽慢于 LBM，但其所需内存远少于 LBM。因此，它可作为内存资源有限时模拟两相流的良好替代方案。
引用
@article{arxiv.2011.00814,
title = {Numerical simulation of two-phase incompressible viscous flows using general pressure equation},
author = {Jun-Jie Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.00814},
year = {2020}
}