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实现壁面多相流二阶相场模型的接触角边界条件。 (英语) Zbl 07605590号

小结:在当前的工作中,提出了一个通用的公式来实现二阶相场模型的接触角边界条件,该公式适用于N相(N相斜2)移动接触线问题。为了解决由于接触角边界条件引起的质量变化问题,在原始的二阶相场模型中添加了一个源项或拉格朗日乘子,该模型由一致和保守的体积分布算法确定,以便阶参数和还原的一致性不受影响。为了将建议的公式与流体力学物理耦合,特别是对于大密度比问题,采用一致的公式。以约化一致的保守Allen-Cahn模型为例,说明了所提公式的应用。采用保持该公式一致性和守恒性的数值格式来证明其有效性。所提出的公式产生的结果与精确解和/或渐近解非常一致。该方法捕获了具有大密度比的移动接触线问题的复杂动力学。

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7.6亿 流体力学的基本方法
76Txx型 多相多组分流动
76天xx 不可压缩粘性流体
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参考文献:

[1] Abels,H。;Garcke,H。;Grun,G.,《不同密度不可压缩两相流的热力学一致、框架无关扩散界面模型》,数学。模型方法应用。科学。,22,第1150013条pp.(2012)·Zbl 1242.76342号
[2] 阿夫哈米,S。;Zaleski,S。;Bussmann,M.,将动态接触角应用于vof模拟的网格相关模型,J.Compute。物理。,228, 15, 5370-5389 (2009) ·兹比尔1280.76029
[3] Aihara,S。;Takaki,T。;Takada,N.,使用多相流的保守Allen-Cahn方程进行多相场建模,计算。流体,178141-151(2019)·Zbl 1410.76322号
[4] 艾伦,S.M。;Cahn,J.W.,《反相边界运动微观理论及其在反相畴粗化中的应用》,《金属学报》。,27, 1085-1095 (1979)
[5] 安德森,D.M。;麦克法登,G.B。;Wheeler,A.A.,《流体力学中的界面扩散方法》,年。流体力学版次。,30, 139-165 (1998) ·Zbl 1398.76051号
[6] Bai,F。;何,X。;杨,X。;周,R。;Wang,C.,微流体流动聚焦装置中液滴形成的三维相场研究及实验验证,国际J.Multiph。流量,93,130-141(2017)
[7] 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
[8] Brackbill,J.U。;科特,D.B。;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
[9] Brassel,M。;Bretin,E.,体积守恒平均曲率流的修正相场近似,数学。方法应用。科学。,341157-1180(2011年)·Zbl 1235.49082号
[10] 卡恩,J.W。;Hilliard,J.E.,非均匀体系的自由能,i界面自由能,J.Chem。物理。,28, 258-267 (1958) ·兹比尔1431.35066
[11] 柴,Z。;Sun,D。;Wang,H。;Shi,B.,具有质量守恒的局部和非局部Allen-Cahn方程的比较研究,J.流体力学。,122, 631-642 (2018)
[12] Chiu,P·H。;Lin,Y-T.,求解不可压缩两相流的保守相场方法,J.Compute。物理。,230, 185-204 (2011) ·Zbl 1427.76201号
[13] Cox,R.G.,液体在固体表面扩散的动力学。第1部分:。粘性流,J.流体力学。,168, 169-194 (1986) ·Zbl 0597.76102号
[14] de Gennes,P.-G。;Brochard-Wyart,F。;Quere,D.,毛细现象和润湿现象(2003),Springer
[15] 丁,H。;Spelt,P.D.M.,接触线运动扩散界面模拟中的润湿条件,物理。E版,75,第046708条,pp.(2007)
[16] 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
[17] Dong,S.,《n种不混溶不可压缩流体的壁边界多相流:一致性和接触角边界条件》,J.Compute。物理。,338, 21-67 (2017) ·Zbl 1415.76450号
[18] 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
[19] Dong,S。;Shen,J.,《大密度比两相不可压缩流相场模拟中涉及常数矩阵的时间步进格式》,J.Compute。物理。,231, 5788-5804 (2012) ·Zbl 1277.76118号
[20] 埃迪,A。;Winkels,K.G。;Snoeijer,J.H.,粘性液滴扩散的短时动力学,物理学。流体,25,第013102条pp.(2013)
[21] Ferziger,J.H。;Peric,M.,流体动力学计算方法(2001),施普林格:施普林格柏林/海德堡
[22] 希特,C.W。;Nichols,B.D.,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
[23] 霍华德,A.A。;Tartakovsky,A.M.,《基于自由能的表面张力模型的n相流动的保守水平集方法》,J.Compute。物理。,第109955条pp.(2020)
[24] 胡,Y。;李,D。;He,Q.,多组分多相流的广义保守相场模型及其格子Boltzmann格式,国际J.Multiph。Flow,132,第103432条pp.(2020)
[25] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,使用保守Allen-Cahn模型的不可压缩两相流的一致和保守方案,J.Comput。物理。,420,第109718条pp.(2020)·Zbl 07506632号
[26] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,《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
[27] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,n相M分量不可压缩流动的一致保守模型及其方案,J.Compute。物理。,434,第110229条pp.(2021)·Zbl 07508530号
[28] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,《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》,国际J.Multiph。Flow,第142页,第103727条pp.(2021)
[29] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,《多相不可压缩流的一致和保守相场方法》,J.Comput。申请。数学。,408,第114116条pp.(2022)·Zbl 1491.76048号
[30] 黄,Z。;林·G。;Ardekani,A.M.,包括液-固相变在内的热-气-液-固流动的一致和保守相场模型,J.Compute。物理。,449,第110795条pp.(2022)·Zbl 07524791号
[31] 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
[32] Jackmin,D.,扩散流体界面的接触线动力学,J.流体力学。,402, 57-88 (2000) ·Zbl 0984.76084号
[33] 郑博士。;Kim,J.,不可压缩两相流体流动的保守Allen-Cahn-Navier-Stokes系统,计算。流体,156,239-246(2017)·Zbl 1390.76577号
[34] 蒋,G-S。;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
[35] 乔希,V。;Jaiman,R.K.,保守和正保持Allen-Cahn相场模型的自适应变分程序,J.Compute。物理。,336, 478-504 (2018) ·Zbl 1406.76049号
[36] 乔希,V。;Jaiman,R.K.,两相流相场建模的保正保守变分格式,J.Compute。物理。,360, 137-166 (2018) ·Zbl 1391.76651号
[37] Kim,J。;Lee,H.G.,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)
[38] Kim,J。;Lee,S。;Choi,Y.,具有时空相关拉格朗日乘子的保守Allen-Cahn方程,国际工程科学杂志。,84, 11-17 (2014) ·Zbl 1425.65089号
[39] 拉希斯,美国。;Johansson,P。;Fullana,T。;赫斯,B。;安贝格,G。;Bagheri,S。;Zaleski,S.,《无滑移基底上水的稳定移动接触线》,《欧洲物理学》。J.规格顶部。,229, 10, 1897-1921 (2020)
[40] Lee,D。;Kim,J.,保守Allen-Cahn和Cahn-Hilliard方程的比较研究,数学。计算。模拟。,119, 35-56 (2016) ·Zbl 07313590号
[41] Lee,H.G。;Kim,J.,Cahn-Hilliard方程的精确接触角边界条件,计算。流体,44,178-186(2011)·Zbl 1271.76078号
[42] Loudet,J.-C。;邱,M。;赫玛尔,J。;Feng,J.J.,《跨越流体界面的粒子上的阻力:界面变形的影响》,《欧洲物理学》。J.E,43,2,1-13(2020年)
[43] Manservisi,S。;Scardovelli,R.,扩散液滴接触角动力学的变分方法,计算。流体,38,2,406-424(2009)·Zbl 1237.76145号
[44] 米尔贾利利,S。;常春藤,C.B。;Mani,A.,《具有可证明有界性的两相流的保守扩散界面法》,J.Compute。物理。,401,第109006条pp.(2020)·Zbl 1453.76136号
[45] 米尔贾利利,S。;Mani,A.,《使用相场方程模拟两相流的一致、能量守恒动量输运》,J.Compute。物理。,426,第109918条pp.(2021)·Zbl 1515.76113号
[46] Muradoglu,M。;Tasoglu,S.,粘性液滴在固体壁上碰撞和扩散的计算建模的前向跟踪方法,计算。流体,39,4,615-625(2010)·Zbl 1242.76250号
[47] 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
[48] 奥尔森,E。;Kreiss,G。;Zahedi,S.,两相流的保守水平集方法ii,J.Compute。物理。,225785-807(2007年)·Zbl 1256.76052号
[49] Osher,S。;Sethian,A.J.,《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
[50] 钱,T。;王晓平。;Sheng,P.,《动接触线流体力学的变分方法》,J.流体力学。,564, 333-360 (2006) ·Zbl 1178.76296号
[51] 雷纳迪,M。;雷纳迪,Y。;Li,J.,用流体体积法对移动接触线问题进行数值模拟,J.Compute。物理。,171, 1, 243-263 (2001) ·Zbl 1044.76051号
[52] 佐藤,Y。;Niceno,B.,保守水平集方法的新接触线处理,J.Compute。物理。,231, 10, 3887-3895 (2012) ·Zbl 1426.76561号
[53] 斯卡多维利,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)
[54] Seppecher,P.,《Cahn-Hilliard理论中的移动接触线》,国际工程科学杂志。,34, 9, 977-992 (1996) ·Zbl 0899.76042号
[55] Sethian,J.A。;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
[56] 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
[57] 沈杰。;杨,X。;Yu,H.,相场移动接触线模型的高效能量稳定数值格式,J.Compute。物理。,284, 617-630 (2015) ·Zbl 1351.76184号
[58] 沈,L。;黄,H。;林,P。;宋,Z。;Xu,S.,变密度运动接触线准不可压缩相场模型的能量稳定c0有限元格式,J.Compute。物理。,405,第109179条pp.(2020)·Zbl 1453.65343号
[59] Shi,Y。;Wang,X.-P.固体表面三组分流动动力学建模与仿真,Jpn。J.Ind.申请。数学。,31, 3, 611-631 (2014) ·Zbl 1308.76290号
[60] Spelt,P.D.M.,模拟具有多个滞后移动接触线的流动的水平集方法,J.Compute。物理。,207, 2, 389-404 (2005) ·Zbl 1213.76127号
[61] 隋,Y。;丁·H。;Spelt,P.D.M.,具有移动接触线的流动的数值模拟,Annu。流体力学版次。,46, 97-119 (2014) ·Zbl 1297.76177号
[62] 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。;Lathrop,S。;Lifka博士。;彼得森,G.D。;罗斯基斯,R。;斯科特·J·R。;Wilkins-Diehr,N.,Xsede:加速科学发现,计算。科学。工程,16,62-74(2014)
[63] Tryggvason,G。;邦纳,B。;Esmaeeli,A。;Juric,D。;Al-Rawahi,N。;Tauber,W。;Han,J。;Nas,S。;Jan,Y.J.,《多相流计算的前置跟踪方法》,J.Compute。物理。,169, 708-759 (2001) ·Zbl 1047.76574号
[64] S.O.Unverdi。;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) ·Zbl 0758.76047号
[65] Xu,X。;Di,Y。;Yu,H.,移动接触线具有广义Navier滑移边界条件的相场模型的尖锐界面极限,J.流体力学。,849, 805-833 (2018) ·Zbl 1415.76666号
[66] Yokoi,K.,《干表面上水滴飞溅的数值研究:用动态接触角触发飞溅》,《软物质》,第7期,第11期,第5120-5123页(2011年)
[67] Yue,P.,接触角滞后的热力学一致相场建模,J.流体力学。,899 (2020) ·兹比尔1460.76273
[68] 岳,P。;Feng,J.J.,移动接触线Cahn-Hilliard模型中的壁能松弛,Phys。流体,23,1,第012106条pp.(2011)·Zbl 1308.76132号
[69] 岳,P。;周,C。;Feng,J.J.,运动接触线Cahn-Hilliard模型的尖锐界面极限,J.流体力学。,645, 279-294 (2010) ·Zbl 1189.76074号
[70] 扎赫迪,S。;古斯塔夫森,K。;Kreiss,G.,接触线动力学的保守水平集方法,J.Compute。物理。,228、17、6361-6375(2009年)·Zbl 1261.76042号
[71] 张春云。;丁·H。;高,P。;Wu,Y.L.,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
[72] 张杰。;Yue,P.,带接触角滞后的移动接触线的水平设置方法,J.Compute。物理。,418,第109636条pp.(2020)·Zbl 07506186号
[73] 张,Q。;Wang,X.P.,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
[74] 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
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