有限体积法在求解规则化 Bingham 流中的性能：顶盖驱动腔流中的惯性效应
计算物理
2016-05-03 v1 计算工程、金融与科学
流体动力学
摘要
我们扩展了最近关于顶盖驱动腔中 Bingham 流体蠕流的研究，使用有限体积法以及 Papanastasiou 对 Bingham 本构模型的规则化 [J. Rheology 31 (1987) 385-404] 来研究惯性效应。所使用的有限体积法属于求解牛顿流问题的一类非常流行的方法，其使用 SIMPLE 算法求解离散方程组，并已成熟多年。通过规则化 Bingham 本构方程，很容易将此类求解器扩展到 Bingham 流，因为这只需修改粘度函数。这是一种诱人的方法，因为所需编程工作量最小，并且使成熟有限体积求解器的所有现有特性可用。另一方面，规则化引入了一个除网格间距外控制误差的参数，并使屈服面的定位变得困难。此外，方程变得更刚性且更难求解，而屈服面处的不连续性导致大的截断误差。本工作试图通过将该方法应用于顶盖驱动腔问题，在一系列 Bingham 数和 Reynolds 数（分别高达 100 和 5000）下，研究该方法的优缺点。通过采用多重网格、局部网格加密以及一种减少规则化参数对屈服面计算影响的外推程序 (Liu et al. J. Non-Newtonian Fluid Mech. 102 (2002) 179-191)，获得了满意的结果，尽管随着 Bingham 数增大，该方法的弱点变得更加明显。
引用
@article{arxiv.1605.00590,
title = {Performance of the finite volume method in solving regularised Bingham flows: inertia effects in the lid-driven cavity flow},
author = {Alexandros Syrakos and Georgios C. Georgiou and Andreas N. Alexandrou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.00590},
year = {2016}
}