谢志华;迪米特里奥斯·帕夫利迪斯;巴勃罗·萨利纳斯;詹姆斯·R·珀西瓦尔。;克里斯托弗·佩恩(Christopher C.Pain)。;奥马尔·马塔尔。 采用自适应各向异性非结构网格,采用平衡力控制体积有限元法求解具有表面张力的界面流动。 (英语) Zbl 1390.76371号 计算。流体 138, 38-50 (2016)。 摘要:针对具有表面张力的三维界面流动,提出了一种基于自适应各向异性非结构网格的平衡力控制体积有限元方法。在基于流体体积法的界面捕捉框架内,针对非结构网格上的连续介质表面张力模型,提出了一种新的平衡力算法,以确保表面张力和由此产生的压力梯度精确平衡。提出了两种基于非结构网格体积分数的曲率精确逼近方法。该数值框架还具有各向异性自适应网格算法,该算法可以修改非结构化网格,以更好地表示界面问题的基本物理特性,并在不牺牲精度的情况下减少计算工作量。通过界面平流的几个基准问题、平衡液滴的表面张力测试以及二维和三维动态流体流动问题(液膜、气泡和液滴)验证了该数值框架。 引用于11文件 MSC公司: 76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用 65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 76D45型 不可压缩粘性流体的毛细现象(表面张力) 76T99型 多相多组分流动 关键词:曲率;间断Galerkin;多相流;表面张力;非结构化网格;流体体积法 软件:水蝇;BoomerAMG公司;PETSc公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Z.Xie}等人,计算。流体138,38-50(2016年;兹bl 1390.76371) 全文: 内政部 OA许可证 参考文献: [1] 斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,自由表面和界面流动的直接数值模拟,Ann Rev Fluid Mech,31567-603,(1999) [2] 哈洛,F.H。;Welch,J.E.,具有自由表面的流体随时间变化的粘性不可压缩流动的数值计算,《物理流体》,82182-2189,(1965)·Zbl 1180.76043号 [3] 希尔特,C.W。;Nichols,B.D.,自由边界动力学的流体体积(VOF)方法,计算物理杂志,39,201-225,(1981)·Zbl 0462.76020号 [4] Rider,W.J。;Kothe,B.,重建体积跟踪,《计算物理杂志》,141112-152,(1998)·Zbl 0933.76069号 [5] S.O.Unverdi。;Tryggvason,G.,粘性、不可压缩、多流体流动的前跟踪方法,《计算物理杂志》,100,25-37,(1992)·Zbl 0758.76047号 [6] Osher,S.J。;Sethian,J.A.,《以曲率相关速度传播的前沿:基于Hamilton-Jacobi公式的算法》,《计算物理杂志》,79,12-49,(1988)·Zbl 0659.65132号 [7] Sethian,J.A。;Smereka,P.,流体界面的液位设置方法,流体力学年鉴,35,341-372,(2003)·Zbl 1041.76057号 [8] 安德森,D.M。;麦克法登,G.B。;Wheeler,A.A.,流体力学中的扩散界面方法,《流体力学年鉴》,第30期,第139-165页,(1998年)·Zbl 1398.76051号 [9] Monaghan,J.J.,《平滑粒子流体力学》,《天文天体物理学年鉴》,第30期,第543-574页,(1992年) [10] Rudman,M.,界面流动计算的体积跟踪方法,国际数值方法流体,24671-691,(1997)·Zbl 0889.76069号 [11] O.乌宾克。;Issa,R.I.,《捕捉任意网格上尖锐流体界面的方法》,《计算物理杂志》,153,1,26-50,(1999)·Zbl 0955.76058号 [12] Leonard,B.P.,应用于非定常一维平流的终极保守差分格式,88,17-74,(1991)·Zbl 0746.76067号 [13] Popinet,S.,《表面张力驱动界面流的精确自适应解算器》,《计算物理杂志》,228,5838-5866,(2009)·Zbl 1280.76020号 [14] Ceniceros,H.D。;罗马,A.M。;Silveira-Neto,A。;Villar,M.M.,一种具有精确表面张力计算的两相流鲁棒、完全自适应混合水平集/前沿跟踪方法,Commun Comput Phys,8,51-94,(2010)·Zbl 1364.76154号 [15] 郑,X。;Lowengrub,J。;Anderson,A.,《自适应非结构化体重网格ii:应用于多相流的二维和三维水平集模拟》,《计算物理杂志》,208626-650,(2005)·Zbl 1075.65120号 [16] 帕夫利迪斯,D。;戈麦斯,J.L.M.A。;谢,Z。;珀西瓦尔,J.R。;疼痛,C.C。;Matar,O.K.,《界面采集的压缩平流和多组分方法》,《国际数值方法流体》,80,256-282,(2016) [17] 谢,Z。;帕夫利迪斯,D。;佩西瓦尔,J.R。;戈麦斯,J.L.M.A。;疼痛,C.C。;Matar,O.K.,《多相流的自适应非结构化网格建模》,《国际多相流杂志》,67,104-110,(2014) [18] 帕夫利迪斯,D。;谢,Z。;佩西瓦尔,J.R。;戈麦斯,J.L.M.A。;疼痛,C.C。;Matar,O.K.,《使用界面捕集成分方法的二相和三相水平段塞流建模》,《国际多相流杂志》。,67, 85-91, (2014) [19] 医学博士Piggott。;法雷尔,体育。;Wilson,C.R。;Gorman,G.J。;Pain,C.C.,多尺度海洋建模的各向异性网格自适应性,Philosho Trans R Soc A,367,4591-4611,(2009)·Zbl 1192.86009号 [20] Brackbill,J。;科特,D。;Zemach,C.,《模拟表面张力的连续介质方法》,《计算物理杂志》,100335-354,(1992)·兹比尔0775.76110 [21] 萨斯曼,M。;Puckett,E.,用于计算三维和轴对称不可压缩两相流的耦合水平集和流体体积法,《计算物理杂志》,162301-337,(2000)·Zbl 0977.76071号 [22] 弗朗索瓦,M.M。;康明斯,S.J。;Dendy,E.D。;科特,D.B。;西西里岛,J.M。;Williams,M.W.,体积跟踪框架内连续和尖锐界面表面张力模型的平衡力算法,《计算物理杂志》,213141-173,(2006)·Zbl 1137.76465号 [23] Yokoi,K.,基于clsvof方法、多矩方法和密度尺度csf模型的自由表面流实用数值框架:液滴飞溅的数值模拟,J Compute Phys,232,252-271,(2013) [24] Hirsch,C.,《内部和外部流动的数值计算——第2卷:无粘和粘性流动的计算方法》,(1990年),John Wiley·兹比尔07427.6001 [25] 萨阿德,Y。;Schultz,M.H.,Gmres:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM科学统计计算杂志,7836-869,(1986)·Zbl 0599.65018号 [26] 巴莱,S。;格罗普,W.D。;麦金尼斯,L.C。;Smith,B.F.,《面向对象数值软件库中并行性的有效管理》,(Arge,E.;Bruaset,A.M.;Langtangen,H.P.,《科学计算中的现代软件工具》,(1997),Birkhäuser Press),163-202·Zbl 0882.65154号 [27] 亨森,V.E。;Yang,U.M.,Boomeramg:并行代数多重网格解算器和预条件器,应用数值数学,41,1,155-177,(2002)·兹比尔0995.65128 [28] Owkes,M。;Desjardins,O.,计算界面曲率的网格解耦高度函数法,《计算物理杂志》,281285-300,(2015)·兹比尔1351.76289 [29] 常春藤,C.B。;Moin,P.,三维非结构化非凸多面体网格上的精确界面法线和曲率估计,J Compute Phys,300,365-386,(2015)·Zbl 1349.76342号 [30] 疼痛,C.C。;Umpleby,A.P。;de Oliveira,C.R.E。;Goddard,A.J.H.,稳态和瞬态有限元计算的四面体网格优化和自适应性,计算方法应用机械工程,190,3771-3796,(2001)·Zbl 1008.76041号 [31] 法雷尔,体育。;Maddison,J.R.,通过局部Galerkin投影在体积网格之间进行保守插值,计算方法应用机械工程,200,89-100,(2011)·Zbl 1225.76193号 [32] 高,D。;莫利,N。;Dhir,V.,用vof方法对波浪状降膜流动进行数值模拟,《计算物理杂志》,192624-642,(2003)·Zbl 1047.76569号 [33] P.Kapitza,S.Kapitsa,P.L.Kapiza的论文集(第II卷),麦克米伦公司·Zbl 0001.29905号 [34] Hnat,J。;Buckmaster,J.,《球形帽气泡和裙板形成》,《流体物理学》,第19卷,第182-194页,(1976年)·Zbl 0319.76072号 [35] Gueyffer,D。;李,J。;纳迪姆,A。;斯卡多弗利,S。;Zaleski,S.,用光滑表面应力方法追踪三维流动的流体界面体积,计算物理杂志,152423-456,(1999)·Zbl 0954.76063号 [36] 肖,F。;Y.Honma。;Kono,T.,使用双曲正切函数的简单代数界面捕捉方案,流体数值方法国际期刊,48,1023-1040,(2005)·Zbl 1072.76046号 [37] G.Brereton,D.Korotney,自由表面附近气泡和旋涡的动力学,美国机械工程师协会,纽约。 [38] Yokoi,K.,自由表面流动的数值方法及其在薄液体层上液滴碰撞中的应用,J Sci-Comput,35772-396,(2008)·Zbl 1203.76123号 [39] Chiu,P。;Lin,Y.,《求解不可压缩两相流的保守相场方法》,《计算物理杂志》,230,185-204,(2011)·Zbl 1427.76201号 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。