基于相场方法的不可压缩大密度比两相流格子 Boltzmann 建模
计算物理
2018-09-12 v1 流体动力学
摘要
本文提出一种简单且精确的格子 Boltzmann（LB）模型用于不混溶两相流，该模型能够处理大的密度对比。该模型利用两个 LB 方程，其中一个用于求解守恒 Allen-Cahn 方程，另一个用于求解不可压缩 Navier-Stokes 方程。在求解 Navier-Stokes 方程的 LB 方程中精心设计了新的力分布函数，使其比现有 LB 模型简单得多。此外，与先前 Allen-Cahn 类型的 LB 模型相比，所提模型可实现更优的数值精度。通过模拟静态液滴、分层 Poiseuille 流和 Spinodal 分解等若干基准两相问题来验证本 LB 模型。发现本模型在 LB 界中能获得相对较小的伪速度，且所得数值结果也与解析解或一些已有结果吻合良好。最后，我们利用本模型研究液滴以 1000 的大密度比和 20 至 500 的雷诺数撞击薄液膜的问题。本模型成功再现了液滴飞溅的迷人现象，且数值预测的铺展半径呈现出服从文献中报道的幂律。
引用
@article{arxiv.1710.09541,
title = {Phase-field-based lattice Boltzmann modeling of large-density-ratio two-phase flows},
author = {Hong Liang and Jiangrong Xu and Jiangxing Chen and Huili Wang and Zhenhua Chai and Baochang Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.09541},
year = {2018}
}
备注
31 pages, 8 figures