用于 Navier-Stokes-Cahn-Hilliard 方程的稳定化浸入等几何分析及其在多孔介质中双流体流动的应用
数值分析
2023-05-31 v1 数值分析
摘要
双流体流动可使用 Navier-Stokes-Cahn-Hilliard 方程建模，该方程以弥散界面表示流体组分之间的边界。弥散界面模型允许双流体界面具有复杂几何与拓扑变化。本文提出一种浸入等几何分析框架，用于在具有几何复杂外部双流体边界的域上求解 Navier-Stokes-Cahn-Hilliard 方程。采用最优正则性 B 样条可得到计算高效的高阶方法。所提框架的关键特征包括：针对切向速度分量的广义 Navier 滑移边界条件、用于对流不可渗透边界条件的 Nitsche 方法，以及用于保证稳定性的骨架罚与幽灵罚。以双流体 Taylor-Couette 流作为基准测试。多孔介质模拟展示了该浸入等几何分析框架对复杂几何中破裂与聚并等复杂双流体流动现象的建模能力。
引用
@article{arxiv.2305.19237,
title = {Stabilized immersed isogeometric analysis for the Navier-Stokes-Cahn-Hilliard equations, with applications to binary-fluid flow through porous media},
author = {Stein K. F. Stoter and Tom B. van Sluijs and Tristan H. B. Demont and E. Harald van Brummelen and Clemens V. Verhoosel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19237},
year = {2023}
}