黄紫阳;林广;Ardekani，Arezoo M。 （N）相（M）分量不可压缩流动的一致保守模型及其格式。 （英语） Zbl 07508530号 J.计算。物理学。 434，文章ID 110229，31 p.（2021）. 小结：在目前的工作中，我们提出了一个一致和保守的多相和多组分不可压缩流动模型，其中可以有任意数量的相和组分。每个相都有一种称为纯相的背景流体，每对相都是不混溶的，并且组分在一些特定相中是可溶的。该模型是基于多相相场模型开发的，包括接触角边界条件、扩散域方法以及对多相流和多组分流的一致性条件的分析。该模型保留了单个纯相的质量、其可溶解区域中每个组分的数量，从而保留了流体混合物的质量和流动的动量。它确保不会生成任何虚构的相或组分，并且相场模型中体积分数的总和在任何地方都是统一的，因此不会出现局部空隙或过量填充。它满足物理能量定律，并且是伽利略不变量。为该模型开发了相应的数值格式，其形式精度在时间和空间上均为二阶。它被证明是一致的和保守的，并且它的解被证明是保持伽利略不变性和能量定律的。数值试验表明，该模型和方案对于研究各种具有挑战性的多相流和多组分流是有效和稳健的。 引用于7文件 理学硕士： 7.6亿 流体力学基本方法 76Txx型 多相多组分流动 6500万 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法 关键词：多相;多组分;相场模型;扩散域方法;一致性方案;保守方案 软件：水蝇 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{Z.Huang}等人，J.Compute。物理学。434，文章ID 110229，31 p.（2021；Zbl 07508530） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Tryggvason，G。；斯卡多维利，R。；Zaleski，S.，《气液多相流的直接数值模拟》（2011），剑桥大学出版社·Zbl 1226.76001号 [2] Prosperetti，A。；Tryggvason，G.，《多相流计算方法》（2007），剑桥大学出版社·Zbl 1166.76003号 [3] Unverdi，S。；Tryggvason，G.，《粘性、不可压缩、多流体流动的前跟踪方法》，J.Compute。物理。，100, 25-37 (1992) ·兹比尔0758.76047 [4] Tryggvason，G。；邦纳，B。；Esmaeeli，A。；Juric，D。；Al-Rawahi，N。；Tauber，W。；Han，J。；Nas，S。；Jan，Y.，《多相流计算的前置跟踪方法》，J.Compute。物理。，169, 708-759 (2001) ·Zbl 1047.76574号 [5] Osher，S。；Sethian，A.，《以曲率相关速度传播的前沿：基于哈密尔顿-雅可比公式的算法》，J.Compute。物理。，79, 12-49 (1988) ·Zbl 0659.65132号 [6] 萨斯曼，M。；斯梅雷卡，P。；Osher，S.，《计算不可压缩两相流解的水平集方法》，J.Compute。物理。，114, 146-159 (1994) ·Zbl 0808.76077号 [7] 塞提安，J。；Smereka，P.，《流体界面的液位设置方法》，年。流体力学版次。，35, 341-372 (2003) ·Zbl 1041.76057号 [8] Gibou，F。；Fedkiw，R。；Osher，S.，《水平集方法及其最新应用综述》，J.Compute。物理。，353, 82-109 (2018) ·Zbl 1380.65196号 [9] Gibou，F。；海德，D。；Fedkiw，R.，《多相流的夏普接口方法和深度学习技术》，J.Compute。物理。，第380条，第4420463页（2019年）·兹比尔1451.76131 [10] 奥尔森，E。；Kreiss，G.，两相流的保守水平集方法，J.Compute。物理。，210, 225-246 (2005) ·Zbl 1154.76368号 [11] 奥尔森，E。；Kreiss，G。；Zahedi，S.，两相流的保守水平集方法ii，J.Compute。物理。，225, 785-807 (2007) ·Zbl 1256.76052号 [12] Chiodi，R。；Desjardins，O.，《保守水平集重新初始化方程的重新计算，用于复杂多相流的准确和稳健模拟》，J.Compute。物理。，343, 186-200 (2017) ·Zbl 1380.76054号 [13] 希特，C。；Nichols，B.，自由边界动力学的流体体积（vof）方法，J.Compute。物理。，39, 201-225 (1981) ·Zbl 0462.76020号 [14] 斯卡多韦利，R。；Zaleski，S.，自由表面和界面流动的直接数值模拟，年度。流体力学版次。，31, 567-603 (1999) [15] Popinet，S.，《表面张力驱动界面流动的精确自适应解算器》，J.Compute。物理。，228, 5838-5866 (2009) ·Zbl 1280.76020号 [16] Owkes，M。；Desjardins，O.，《用于模拟多相流的质量和动量守恒的半拉格朗日框架》，J.Compute。物理。，332, 21-46 (2017) ·兹比尔1378.76119 [17] 肖，F。；Y.Honma。；Kono，T.，使用双曲正切函数的简单代数界面捕获方案，Int.J.Numer。《液体方法》，48，1023-1040（2005）·Zbl 1072.76046号 [18] Ii、S。；杉山，K。；Takeuchi，S。；高木，S。；松本，Y。；Xiao，F.，一种具有连续函数的界面捕捉方法：具有多维重建的薄方法，J.Compute。物理。，231, 2328-2358 (2012) ·Zbl 1427.76205号 [19] 谢，B。；Xiao，F.，在任意混合非结构网格上高效准确地捕捉界面：具有二次曲面表示和高斯求积的薄方法，J.Compute。物理。，349, 415-440 (2017) ·Zbl 1380.76111号 [20] 钱，L。；魏毅。；Xiao，F.，耦合薄集和水平集方法：具有高阶曲面表示的保守界面捕获方案，J.Compute。物理。，373, 284-303 (2018) ·Zbl 1416.76158号 [21] 安德森，D。；麦克法登，G。；Wheeler，A.，《流体力学中的扩散界面方法》，年。流体力学版次。，30, 139-165 (1998) ·Zbl 1398.76051号 [22] Jackmin，D.，使用相场建模计算两相Navier-Stokes流，J.Compute。物理。，155, 96-127 (1999) ·Zbl 0966.76060号 [23] Shen，J.，用相场方法对两相不可压缩流动进行建模和数值近似，（材料模拟的多尺度建模和分析，第22卷（2011）），147-195 [24] 黄，Z。；林·G。；Ardekani，A.，《模拟不可压缩两相流的一致、基本保守和平衡力相场方法》，J.Compute。物理。，406，第109192条pp.（2020）·Zbl 1453.76131号 [25] 布拉克比尔，J。；科特，D。；Zemach，C.，《模拟表面张力的连续体方法》，J.Compute。物理。，100, 335-354 (1992) ·Zbl 0775.76110号 [26] Fedkiw，R。；Aslam，T。；梅里曼，B。；Osher，S.，《多材料流动界面的非振荡欧拉方法》（鬼流体方法），J.Compute。物理。，152, 457-492 (1999) ·Zbl 0957.76052号 [27] 拉兰内，B。；维莱加斯，L。；Tanguy，S。；Risso，F.，关于用水平集/虚拟流体方法计算不可压缩两相流的粘性项，J.Compute。物理。，301, 289-307 (2015) ·Zbl 1349.76352号 [28] 弗朗索瓦，M。；康明斯，J。；Dendy，E。；科特，D。；西西里岛，M。；Williams，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，J.Compute。物理。，213, 141-173 (2006) ·Zbl 1137.76465号 [29] Popinet，S.，《表面张力数值模型》，年。流体力学版次。，50, 49-75 (2018) ·兹比尔1384.76016 [30] 斯科菲尔德，S。；加里梅拉，R。；弗朗索瓦，M。；Loubere，R.，《用于多材料流模拟的二阶精确材料顺序相关界面重建技术》，J.Compute。物理。，228, 731-745 (2009) ·Zbl 1169.76047号 [31] 斯科菲尔德，S。；Christon，医学硕士。；Dyadechko，V。；加里梅拉，R。；罗伊（Lowrie，R.）。；Swartz，B.，使用流体矩法的多材料不可压缩流动模拟，Int.J.Numer。《液体方法》，63931-952（2010）·Zbl 1406.76052号 [32] Francois，M.，《界面流动建模体积跟踪框架内的最新数值和算法进展》，Proc。IUTAM，15，270-277（2015） [33] Pathak，A。；Raessi，M.，《重建和平流形成接触线的三种材料界面的三维流体体积法》，J.Compute。物理。，307, 550-573 (2016) ·Zbl 1351.76122号 [34] 史密斯，K。；索利斯，F。；Chopp，D.，用水平集计算三结点运动的投影方法，界面自由界。，4, 263-276 (2002) ·Zbl 1112.76437号 [35] Losasso，F。；Shinar，T。；Selle，A。；Fedkiw，R.，多相互作用液体，ACM Trans。图表。，25, 812-819 (2006) [36] Starinshak，D。；卡尔尼，S。；Roe，P.，多物质流的新水平集模型，界面自由边界。，4, 263-276 (2002) [37] Boyer，F。；Lapuerta，C.，《三组分Cahn-Hilliard流动模型研究》，ESAIM:数学。模型。数字。分析。，40, 653-687 (2006) ·Zbl 1173.35527号 [38] Boyer，F。；拉普尔塔，C。；明让，S。；Piar，B。；Quintard，M.，Cahn-Hilliard/Navier-Stokes三相流模拟模型，交通。多孔介质，82463-483（2010） [39] Kim，J。；Lowengrub，J.，三相流的相场建模和模拟，界面自由边界。，7, 435-466 (2005) ·Zbl 1100.35088号 [40] Kim，J.，三元流体流动的相场计算，计算。方法应用。机械。工程，196，4779-4788（2007）·Zbl 1173.76423号 [41] 张，Q。；Wang，X.，固体表面三相流动的相场建模和模拟，J.Compute。物理。，319, 79-107 (2016) ·Zbl 1349.76561号 [42] 张，C。；丁·H。；高，P。；Wu，Y.，三元流体与固体接触的扩散界面模拟，J.Compute。物理。，309, 37-51 (2016) ·Zbl 1351.76005号 [43] Boyer，F。；Minjeaud，S.，一致n分量Cahn-Hilliard系统的层次结构，数学。模型方法应用。科学。，24, 2885-2928 (2014) ·Zbl 1308.35004号 [44] Kim，J.，多组分非混溶流体流动相场模型的广义连续表面张力公式，计算。方法应用。机械。工程，1983105-3112（2009）·Zbl 1229.76105号 [45] Lee，H。；Kim，J.，《使用扩散界面模型模拟多相流的有效数值方法》，Physica a，423，33-50（2015）·Zbl 1395.76059号 [46] Kim，J.，多组分流体流动的相场模型，Commun。计算。物理。，12, 613-661 (2012) ·Zbl 1373.76030号 [47] Wu，S。；Xu，J.，多相Allen-Cahn和Cahn-Hilliard模型及其在成对表面张力影响下的离散，J.Compute。物理。，343, 10-32 (2017) ·Zbl 1380.65208号 [48] Kim，J。；Lee，H.，一个新的保守向量值Allen-Cahn方程及其快速数值方法，计算。物理学。社区。，221, 102-108 (2017) [49] Dong，S.，《不可压缩n相流的有效算法》，J.Compute。物理。，276, 691-728 (2014) ·Zbl 1349.76196号 [50] Dong，S.，《模拟n种涉及一般阶参数的非混溶不可压缩流体的物理公式和数值算法》，J.Compute。物理。，836, 98-128 (2015) ·兹比尔1351.76234 [51] Dong，S.，《非混溶不可压缩流体的壁边界多相流：稠度和接触角边界条件》，J.Compute。物理。，338, 21-67 (2017) ·Zbl 1415.76450号 [52] Dong，S.，《n种不相容不可压缩流体的多相流：还原一致和热力学一致的公式和相关算法》，J.Compute。物理。，361, 1-49 (2018) ·Zbl 1391.76804号 [53] 黄，Z。；林·G。；Ardekani，A.，多相不可压缩流动的一致和保守相场方法·Zbl 1491.76048号 [54] 黄，Z。；林·G。；Ardekani，A.，一种一致且保守的体积分布算法及其在使用相场模型的多相流中的应用 [55] Teigen，K。；宋，P。；Lowengrub，J.等人。；Voigt，A.，《含可溶性表面活性剂的两相流扩散界面法》，J.Compute。物理。，230, 375-393 (2011) ·Zbl 1428.76210号 [56] Shi，Y。；唐·G。；Cheng，L。；Shuang，H.，含可溶性表面活性剂液滴动力学的改进d相场d晶格Boltzmann模型，计算。流体，179508-520（2019）·Zbl 1411.76145号 [57] 索利戈，G。；罗康，A。；Soldati，A.，相场法测定表面活性液滴的聚合，J.Compute。物理。，376, 1292-1311 (2019) ·Zbl 1416.76321号 [58] 朱，G。；寇，J。；姚，J。；李，A。；Sun，S.，《含有可溶性表面活性剂的相场移动接触线模型》，J.Compute。物理。，405，第109170条pp.（2020）·Zbl 1453.76146号 [59] Giussani，F。；Piscaglia，F。；Saez-Mischlich，G。；Hèlie，J.，用于模拟喷嘴内空化对液体雾化影响的三相vof解算器，J.Compute。物理。，406，第109068条pp.（2020）·Zbl 1453.76221号 [60] Scapin，N。；Costa，P。；Brandt，L.，《用于相变双流体流动界面解析模拟的流体体积法》，J.Compute。物理。，407，第109251条pp.（2020）·Zbl 07504719号 [61] 李，X。；Lowengrub，J.等人。；Ratz，A。；Voigt，A.，《求解复杂几何体中的偏微分方程：扩散域方法》，Commun。数学。科学。，1, 81-107 (2009) ·Zbl 1178.35027号 [62] 舒尔切夫斯基，M。；Juanes，R.，《水平多孔层中可混溶重力流的演化》，《流体力学杂志》。，719, 82-96 (2013) ·Zbl 1284.76362号 [63] 黄，Z。；林·G。；Ardekani，A.，使用保守Allen-Cahn模型的不可压缩两相流的一致和保守格式，J.Compute。物理。，420，第109718条pp.（2020）·兹伯利07506632 [64] 蒋国胜。；Shu，C.-W.，加权eno格式的有效实现，J.Compute。物理。，126, 202-228 (1996) ·Zbl 0877.65065号 [65] Ferziger，J。；Peric，M.，《流体动力学计算方法》（2002），Springer·Zbl 0869.76003号 [66] 巴达拉西，V。；塞尼塞罗斯，H。；Banerjee，S.，用相场模型计算多相系统，J.Comput。物理。，190, 371-397 (2003) ·Zbl 1076.76517号 [67] 萨斯曼，M。；史密斯，K。；侯赛尼，M。；Ohta，M。；Zhi Wei，R.，不可压缩两相流的尖锐界面方法，J.计算。物理。，221, 469-505 (2007) ·Zbl 1194.76219号 [68] Dong，S.，《关于对壁面液气流动施加动态接触角边界条件》，计算。方法应用。机械。工程，247-248179-200（2012）·Zbl 1352.76119号 [69] 海辛，S。；Turek，S。；库兹明，D。；北卡罗来纳州帕罗里尼。；伯曼，E。；Ganesan，S。；Tobiska，L.，《二维气泡动力学的定量基准计算》，国际期刊数值。《液体方法》，60，1259-1288（2009）·Zbl 1273.76276号 [70] 阿巴迪，R.H。；Rahimian，M.H。；Fakhari，A.，《三元流体的保守相场晶格-玻尔兹曼模型》，J.Compute。物理。，374, 668-691 (2018) ·Zbl 1416.76238号 [71] 余，F。；郭，Z。；Lowengrub，J.，复杂演化几何体中Dirichlet边界条件偏微分方程的高阶精确扩散域方法，J.Compute。物理。，406，第109174条pp.（2020）·Zbl 1453.65306号 [72] Towns，J。；科克里尔，T。；Dahan，M。；我·福斯特。；盖瑟，K。；格里姆肖，A。；哈兹伍德，V。；拉思罗普，S。；利夫卡，D。；彼得森，G。；罗斯基斯，R。；斯科特·J。；Wilkins-Diehr，N.，Xsede：加速科学发现，计算。科学。工程，16，62-74（2014） 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。