风强迫条件下表面波的两相流模拟
流体动力学
2024-02-01 v1 大气与海洋物理
摘要
本文致力于两相流模拟，研究扩散界面 Cahn-Hilliard 流体体积模型在地球物理相关雷诺数下捕捉海气界面动力学的能力。其采用混合滤波/平均的改进分离涡模拟方法对湍流建模，并利用连续介质模型考虑表面张力（当网格未能充分分辨扩散界面时）。为限制计算成本，引入了数值风浪水槽，并针对两种风浪条件所得结果，在与匹配雷诺数的实验数据对比下进行分析。对比重点既包括时间平均量也包括波相干量，涵盖压力、速度以及建模与解析的雷诺应力。总体而言，数值预测与实验测量吻合良好，并再现了许多依赖于波浪的流动特征。发现近水面的雷诺应力在调节临界层高度方面尤其重要。结论是，扩散界面方法被证明是未来地球物理相关流动中研究海气界面动力学的一种有前景的方法。
引用
@article{arxiv.2212.10279,
title = {Two-Phase Flow Simulations of Surface Waves in Wind-Forced Conditions},
author = {Malte Loft and Niklas Kühl and Marc P. Buckley and Jeffrey R. Carpenter and Michael Hinze and Fabrice Veron and Thomas Rung},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.10279},
year = {2024}
}