佛罗伦萨，德鲁伊;亚当·拉腊;塞缪尔·科赫;马克·马索特 两相流的小尺度运动学：识别分相和分散相流模型中的松弛过程。 （英语） Zbl 1419.76630号 J.流体力学。 876, 326-355 (2019). 小结：我们建议在这里研究小尺度效应对两相流系统整体演化的影响。更准确地说，我们选择检查小规模（相对于整体速度）非平衡速度对系统的唯一影响。为了缩小我们的分析范围并避免复杂的适定性问题，我们选择考察一个简单的正压五方程两相流模型，该模型考虑了一个平衡的共同体积速度和一个小尺度的非平衡速度。给出了模型的完整推导：它基于变分原理，允许我们通过考虑两个不同的动能将两个尺度的运动学插入模型中。额外的熵耗散要求允许我们在模型中添加耗散结构。该系统相对于流动结构的拓扑结构是中性的，并且配备有可以连接到弛豫过程的参数。当考虑瞬时弛豫时，我们得到了用于模拟分相流动的文献中的两个极限系统。在这个意义上，我们获得了模型的层次结构。我们表明，父5方程模型也与允许分散相小规模振动的气泡流体描述兼容。通过与声频散实验测量值的比较，验证并讨论了这种识别[E.西尔伯曼，“驻波管中气泡混合物中测量的声速和衰减”，J.Acoust。《美国法典》第29卷第8期，925–933页（1957年；数字对象标识代码：10.1121/1.1909101);V.勒罗伊等，“通过透射实验测量气泡凝胶中的声速和衰减”，同上123，第4期，1931-1940（2008；数字对象标识代码：10.1121/1.2875420)]和泡状流参考模型的色散关系L.Y.Cheng先生等人[“泡状双组分两相流中的波传播分析”，美国机械工程师协会J.Heat Trans.107，No.2，402-408（1985；数字对象标识代码：10.1115/1.3247429)]. 本工作是对旨在统一描述分离和分散两相流的模型、将小规模建模与大规模分辨率相结合的更大努力的首次贡献。 引用于1审查引用于1文件 MSC公司： 76T10型 液气两相流，气泡流 76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用 关键词：气泡动力学;哈密顿理论;气体/液体流量 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{F.Drui}等人，《流体力学杂志》。876326-355（2019年；Zbl 1419.76630） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Allaire，G.，Clerc，S.&Kokh，S.2002A可压缩流体界面模拟的五方程模型。J.计算。物理181，577-616.10.1006/jcph.2002.7143·Zbl 1169.76407号 [2] Andrianov，N.和Warnecke，G.2004 Baer-Nunziato两相流模型的Riemann问题。J.计算。《物理学》195（2），434-464.10.1016/j.jcp.2003.10006·Zbl 1115.76414号 [3] Anez，J.、Ahmed，A.、Hecht，N.、Duret，B.、Reveillon，J.和Demoulin，F.X.2019Eulerian-Lagrangian喷雾雾化模型与柴油喷射器界面捕获方法耦合。国际J多相流113，325-342.10.1016/J.ij多相流2018.10.009 [4] Berdichevsky，V.L.2009《连续介质力学变分原理》。斯普林格·Zbl 1183.49002号 [5] Bernard Champmartin，A.和De Vuyst，F.2014用于模拟剧烈空气-水自由表面流动的低扩散拉格朗日重映射方案。J.计算。物理274，19-49.10.1016/j.jcp.2014.05.032·Zbl 1351.76094号 [6] Berthon，C.&Turpault，R.2011渐近保持HLL方案。数字。方法。部分差异。等于27（6），1396-1422.10.1002/num.20586·Zbl 1237.65100号 [7] Bouchut，F.2004双曲守恒律和震源井平衡方案的有限体积方法的非线性稳定性。Birkhäuser.10.1007/b93802·Zbl 1086.65091号 [8] Buet，C.&Cordier，S.2007流体动力学辐射传输模型的渐近保持方案：辐射传输的数值。数字。数学108（2），199-221.10.1007/s00211-007-0094-x·Zbl 1127.76032号 [9] Burman，E.&Sainsaulieu，L.1995具有刚性松弛项的双曲守恒律系统的两种算子分裂方法的数值分析。计算。方法。申请。机械。工程128（3-4），291-314.10.1016/0045-7825（95）00880-2·兹伯利0867.76055 [10] Caflisch，R.E.，Jin，S.&Russo，G.1997带松弛双曲方程组的一致精确格式。SIAM J.数字。分析34（1），246-281.10.1137/S0036142994268090·Zbl 0868.35070号 [11] Caro，F.、Coquel，F.，Jamet，D.&Kokh，S.2006可压缩等温两相流模拟的简单有限体积法。国际有限体积杂志3（1），hal-0114190·Zbl 1490.76145号 [12] Chalons，C.，Girardin，M.&Kokh，S.2013含源项气体动力学方程的大时间步长和渐近保持数值格式。SIAM J.科学。计算35（6），A2874-A2902.10.1137/130908671·Zbl 1284.35262号 [13] Chanteperdrix，G.，Villedieu，P.&Vila，J.2002A分离两相流计算的可压缩模型。ASME流体工程部2002年夏季会议，第1卷：论坛，A部分和B部分：809-816。 [14] Cheng，L.Y.，Drew，D.A.&Lahey，R.T.1983两相混合物中的波频散、声速和临界流分析。技术代表美国核管理委员会。 [15] Cheng，L.Y.，Drew，D.A.和Lahey，R.T.1985泡状双组分两相流中的波传播分析。事务处理。ASME J.传热107，402-40.10.1115/1.3247429 [16] Chern，I.-L.，Glimm，J.，Mcbryan，O.，Plohr，B.&Yaniv，S.1986气体动力学前沿跟踪。J.计算。物理62（1），83-110.10.1016/0021-9991（86）90101-4·Zbl 0577.76068号 [17] Commander，K.W.&Prosperetti，A.1989泡沫液体中的线性压力波：理论与实验的比较。J.声学。Soc.Am.85（2），732-746.10.1121/1.397599 [18] Cordesse，P.，Kokh，S.，Di Battista，R.，Drui，F.&Massot，M.2018通过变分法推导具有双尺度运动学、几何变量和表面张力的两相流模型。NASA技术备忘录，《2018年夏季计划会议录》，NASA艾姆斯研究中心，第1-12页。（已提交）。 [19] Drew，D.A.1983两相流的数学建模。每年。修订版《流体机械》第15版，261-291.10.1146/年版，第15.010183.001401页·Zbl 0569.76104号 [20] Drew，D.A.1990几何统计学的发展。SIAM J.应用。数学50（3），649-666.10.1137/015038·兹比尔0703.76005 [21] Drew，D.A.和Passman，S.L.1999多组分流体理论。《应用数学科学》，第135卷。斯普林格·Zbl 0919.76003号 [22] Dumbser，M.，Enaux，C.&Toro，E.F.2008刚性双曲平衡定律的高精度有限体积格式。J.计算。Phys.227（8），3971-4001.10.1016/j.jcp.2007.12.005·Zbl 1142.65070号 [23] Essadki，M.，de Chaisemartin，S.，Laurent，F.&Massot，M.2018面向界面几何的多分散蒸发喷雾的高阶矩模型。SIAM J.应用。数学78，2003-2027.10.1137/16M1108364·Zbl 1391.76775号 [24] Essadki，M.、Drui，F.、de Chaisemartin，S.、Larat，A.、Ménard，T.和Massot，M.2019使用几何变量的气液界面统计建模：实现分散和分离相流的统一描述。IJMF修订版，可从H获得alhttps://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01615076第1-40页。 [25] Fedkiw，R.P.，Aslam，T.，Merriman，B.&Osher，S.1999A多材料流动界面的非振荡欧拉方法（鬼流体方法）。J.计算。《物理学》152（2），457-492.10.1006/jcph.1999.6236·Zbl 0957.76052号 [26] Finlayson，B.A.1972加权残差法和变分原理：在流体力学、传热和传质中的应用。《科学与工程数学》，第87卷。学术出版社·Zbl 0319.49020号 [27] Fiorina，B.，Vié，A.，Franzelli，B.，Darabiha，N.，Massot，M.，Dayma，G.，Dagaut，P.，Moureau，V.，Vervisch，L.，Berlemont，A.2016航空燃烧室计算建模挑战。Aerosp.航空公司。实验室11、19。 [28] Fleau，S.、Mimouni，S.，Mérigoux，N.和Vincent，S.2015用多场方法模拟两相流。CHT-15会议记录。 [29] Gallice，G.2003拉格朗日或欧拉坐标系下气体动力学和MHD方程的正和熵稳定Godunov型格式。数字。数学94，673-713.10.1007/s00211-002-0430-0·Zbl 1092.76044号 [30] Gallouet，T.、Hérard，J.M.和Seguin，N.2004使用双流体双压力方法对两相流进行数值模拟。数学。模型方法。申请。科学.14（15），663-700.10.1142/S021820504003404·兹比尔1177.76428 [31] Gavrilyuk，S.2012通过Hamilton原理进行多相流建模。《固体和流体力学中的变分模型和方法》（编辑F.dell'Isola&S.Gavrilyuk），CISM课程和讲座，第535卷，第163-210页。施普林格.10.1007/978-3-7091-0983-04·Zbl 1247.76085号 [32] Gavrilyuk，S.&Gouin，H.1999.由Hamilton原理产生的流体控制方程的新形式。国际工程科学杂志371495-1520·兹比尔1210.76009 [33] Gavrilyuk，S.&Saurel，R.2002微惯性两相可压缩流动的数学和数值模拟。J.计算。物理175，326-360.10006/jcph.2001.6951·Zbl 1039.76067号 [34] Godlewski，E.&Raviart，P.-A.1996双曲守恒律系统的数值逼近。弹簧.10.1007/978-1-4612-0713-9·Zbl 1063.65080号 [35] Gosse，L.&Toscani，G.2004辐射传输和Rosseland近似的渐近保守恒和良好平衡方案。数字。数学98（2），223-250.10.1007/s00211-004-0533-x·Zbl 1120.65343号 [36] Grenier，N.、Vila，J.-P.和Villedieu，P.2013适用于自由表面流动的可压缩双流体模型的精确低马赫数方案。J.计算。物理252，1-19.10.1016/j.jcp.2013.06.008·Zbl 1349.76334号 [37] Hairer，E.&Wanner，G.1996求解常微分方程II：Sti和Dierential代数问题，第2版。施普林格.10.1007/978-3-642-05221-7·Zbl 0859.65067号 [38] Hérard，J.-M.&Hurisse，O.2005A计算标准双流体模型的简单方法。国际计算杂志。流体动力学.19475-482.10.1080/10618560600566885·Zbl 1184.76744号 [39] Hirt，C.W.&Nichols，B.D.1981自由边界动力学的流体体积（VOF）方法。J.计算。物理39201-225.10.1016/0021-9991（81）90145-5·Zbl 0462.76020号 [40] Ishii，M.1975两相流的热流体动力学理论。埃罗莱斯·Zbl 0325.76135号 [41] Jin，S.1999.一些多尺度动力学方程的有效渐近保护（AP）格式。SIAM J.科学。计算21（2），441-454.101137/S1064827598334599·兹比尔0947.82008 [42] Kah，D.2010考虑内燃机液体燃料喷射建模的多分散性。巴黎中央学院博士论文，https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00618786/en。 [43] Kedelty，D.、Uglietta，J.和Herrmann，M.2018湍流相界面动力学中流体体积双尺度方法的子过滤器湍流速度重建。在美国物理学会公报APS-DFD会议上。 [44] Kokh，S.&Lagoutiére，F.2010通过五方程模型模拟可压缩流体之间界面的反扩散数值方案。J.计算。物理学229（8），2773-2809.10.1016/j.jcp.2009.12.003·Zbl 1302.76129号 [45] Landau，L.D.&Lifshitz，E.M.1966《流体力学》，第三版。理论物理课程，第6卷。佩加蒙出版社·Zbl 0081.22207号 [46] Le Chenadec，V.2012初级雾化详细数值模拟的稳定保守框架。博士论文，斯坦福大学，加利福尼亚州斯坦福。 [47] Le Touze，C.2015年，Couplage entre modéles diphasiquesá'phases séparées'etá'相位分散'pour la simulation de l'原子化初级燃烧低温技术。尼斯索菲亚·安蒂波利斯大学博士论文，https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01250527/en。 [48] Leroy，V.，Strybulevych，A.，Page，J.H.和Scanlon，M.G.2008通过透射实验测量的泡沫凝胶中的声速和衰减。J.声学。《社会修正案》123（4），1931-1940.10.1121/12875420 [49] Lhuillier，D.、Chang，C.-H.和Theofanous，T.G.2013关于寻求分散流的双曲线有效场模型。《流体力学杂志》731194.10.1017/jfm.2013.380·Zbl 1294.76250号 [50] Lhuillier，D.，Theofanous，T.G.&Liou，M.-S.2010《核工程手册》，第1卷。斯普林格。 [51] Ling，Y.，Fuster，D.，Zaleski，S.&Tryggvason，G.2017中等密度比下准平面气液混合层中的喷雾形成：数值特写。物理学。流体版次2014005.10.1103/PhysRevFluids.2.014005 [52] Liu，T.G.，Khoo，B.C.和Wang，C.W.2005可压缩气-水模拟的鬼流体方法。J.计算。物理204（1），193-221.10.1016/j.jp.2004.10.012·Zbl 1190.76160号 [53] 瑞利勋爵，O.M.F.R.S.1917，关于球形空腔坍塌期间液体中产生的压力。Phil.Mag.6（34），94-98.10.1080/14786440808635681 [54] Marchisio，D.L.&Fox，R.O.2005使用矩的直接求积法求解人口平衡方程。J.航空。科学36（1），43-73.10.1016/j.jaerosci.2004.07.009 [55] Masi，E.，Simonin，O.&Bédat，B.2011蒸发液滴与湍流相互作用的介观欧拉方法。流量涡轮机。燃烧室86（3），563-583.10.1007/s10494-010-9313-0·Zbl 1432.76115号 [56] Masi，E.，Simonin，O.，Riber，E.，Sierra，P.&Gicguel，L.Y.M.2014开发基于代数闭合矩的方法，用于极稀状态下颗粒态湍流的非定常欧拉模拟。国际多相流杂志58，257-278.10.1016/J.ij多相流2013.10.001 [57] Ménard，T.、Tanguy，S.和Berlemont，A.2007耦合液位设置/VOF/鬼影流体方法：验证和应用于液体射流初级破碎的3D模拟。国际多相流杂志33（2），510-524.10.1016/J.ij多相流，2006.11.001 [58] Morel，C.2015分散两相流的数学建模，流体力学及其应用，第114卷。施普林格.10.1007/978-3-319-20104-7·Zbl 1327.76004号 [59] Mulder，W.，Osher，S.&Sethian，J.A.1992可压缩气体动力学中的界面运动计算。J.计算。物理100，209-228.10.1016/0021-9991（92）90229-R·Zbl 0758.76044号 [60] Ndjinga，M.2007界面压力对双流体模型双曲线性的影响。C.R.数学344（6），407-412.10.1016/j.crma.2007.02.006·Zbl 1115.76076号 [61] Osher，S.&Fedkiw，R.P.2001水平集方法：概述和一些最新结果。J.计算。《物理学》169（2），463-502.10106/jcph.2000.6636·兹伯利0988.65093 [62] Panicker，N.、Passalacqua，A.和Fox，R.O.2018关于气液泡状流双流体模型的双曲线性。申请。数学。型号57，432-447.10.1016/j.apm.2018.01.011·Zbl 1480.76133号 [63] Plesset，M.S.和Prosperetti，A.1977气泡动力学和空化。每年。流体力学版次9（1），145-185.10.1146/anurev.fl.09.010177.001045·Zbl 0418.76074号 [64] Prosperetti，A.1977液体中气泡受迫径向振动的热效应和阻尼机制。J.声学。Soc.Am.61（1），17-27.101121/1.381252 [65] Reveillon，J.&Vervisch，L.2005《弱湍流稀释剂喷雾火焰和喷雾燃烧状态的分析》。J.流体力学537，317-347.10.1017/S0022112005005227·Zbl 1074.76058号 [66] Sabat，M.、Vié，A.、Larat，A.和Massot，M.2019使用各向异性高斯矩方法对极稀区的湍流颗粒流进行统计描述。Intl J.多相流112243-257.10.1016/J.ij多相流.2018.10.004 [67] Saurel，R.&Abgrall，R.1999A可压缩多流体和多相流的多相Godunov方法。J.计算。物理150，425-467.1006/jcph.1999.6187·Zbl 0937.76053号 [68] Saurel，R.&Pantano，C.2018可压缩两相流的扩散界面捕捉方法。每年。流体力学版次50（1），105-130.10.1146/annurev-Fluid-122316-050109·Zbl 1384.76054号 [69] Saurel，R.，Petitpas，F.&Berry，R.A.2009多相混合物中分离可压缩流体、空化流动和冲击的界面的简单有效松弛方法。J.计算。《物理学》228（5），1678-1712.10.1016/j.jcp.2008.11.002·Zbl 1409.76105号 [70] Scardovelli，R.&Zaleski，S.1999自由表面和界面流动的直接数值模拟。每年。流体力学版次31567-603.10.1146/anurev.Fluid.31.1.567 [71] Serre，D.2007耗散守恒定律体系。S.I.S.S.A.课程的课堂讲稿，的里雅斯特。 [72] Sha，W.T.&Soo，S.L.1979关于多相力学中P𝜵𝛼项的影响。国际多相流杂志5（2），153-158.10.1016/0301-9322（79）90044-2·Zbl 0406.76084号 [73] Silberman，E.1957驻波管中气泡混合物的声速和衰减。J.声学。Soc.Am.2925-933.10.1121/1.1909101 [74] Stuhmiller，J.H.1977界面压力对两相流模型方程特性的影响。国际多相流杂志551-560.10.1016/0301-9322（77）90029-5·Zbl 0368.76085号 [75] Sursock，J.-P.1982复杂-特征两相流方程的因果违反。国际多相流杂志8（3），291-295.10.1016/0301-9322（82）90038-6·Zbl 0487.76089号 [76] Temkin，S.2005悬架声学-悬架物理学导论。剑桥大学出版社.10.1017/CBO9780511546129·兹比尔1104.76003 [77] Terashima，H.&Tryggvason，G.2010A可压缩多流体流动预测界面条件的前跟踪方法。计算。流体39（10），1804-1814.10.1016/j.compfluid.2010.06.012·Zbl 1245.76113号 [78] Trygvason，G.、Bunner，B.、Esmaeeli，A.、Juric，D.、Al Rawahi，N.、Tauber，W.、Han，J.、Nas，S.和Jan，Y.-J.2001A多相流计算的前沿跟踪方法。J.计算。物理169，708-759.10.1006/jcph.2001.6726·Zbl 1047.76574号 [79] Vaudor，G.、Ménard，T.、Aniszewski，W.、Doring，M.和Berlemont，A.2017A两相流的一致质量和动量通量计算方法。应用于雾化过程。计算。流体152204-216.10.1016/j.compfluid.2017.04.023·Zbl 1390.76527号 [80] Vié，A.、Laurent，F.和Massot，M.2013多分散蒸发喷雾高阶矩方法中的尺寸-速度相关性：建模和数值问题。J.计算。物理237，277-310.1016/j.jcp.2012.11.043 [81] Vincent，S.、Larocque，J.、Lacanette，D.、Toutant，A.、Lubin，P.和Sagaut，P.2008相分离和先验两相LES滤波的数值模拟。计算。流体37（7），898-906.10.1016/j.compfluid.2007.02.017·Zbl 1143.76468号 [82] Whitham，G.B.1974线性和非线性波。威利-国际科学·Zbl 0373.76001号 [83] van Wijngaarden，L.1972含有小气泡的一维液体流动。每年。流体力学版次4，369-396.10.1146/anurev.fl.04.010172.002101·Zbl 0243.76070号 [84] Williams，F.A.1958喷雾燃烧和雾化。物理学。流体1（6），541-545.10.1063/1.1724379·Zbl 0086.41102号 [85] Williams，F.A.1985燃烧理论：化学反应流动系统的基本理论，第2版。燃烧科学与工程系列。本杰明/卡明斯酒吧。公司。 [86] Yuan，C.，Laurent，F.&Fox，R.2012人口平衡方程矩的扩展求积方法。阿托米兹。喷雾51（1），1-23。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。