伪势与自由能格子 Boltzmann 方法的理论与数值比较

伪势模型与自由能模型是格子 Boltzmann 方法用于多相流的两种流行扩展。迄今为止，它们在文献中是各自独立发展的。然而，关于每种方法是否表现更好的重要问题亟待解决。在本工作中，我们对两种方法进行了理论与数值比较。该比较之所以能够实现，是因为我们开发了一种新方法，能够在独立于状态方程的情况下控制伪势方法中的界面厚度。这样，我们就可以在保持相同平衡密度、界面厚度、表面张力和状态方程参数的前提下比较两种方法。我们选择良好平衡方法来代表自由能。我们发现自由能方法更实用，因为它不需要进行预先模拟来确定模拟参数（界面厚度、表面张力等）。此外，测试证明自由能模型比伪势模型更准确。而且，即使应用了文献中提出的修正，伪势方法仍缺乏热力学一致性。另一方面，通过静态和动态测试，我们验证了伪势方法比自由能方法更稳定，允许在更低对比温度下进行模拟。我们希望这些结果能指导作者使用每种方法。