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含结冰三相流的相场方法

张文强；阿明·沙赫马尔迪；Choi，Kwingso；塔米索拉，奥蒂；卢卡·勃兰特；毛雪瑞

带结冰的三相流的相场方法


作者

张文强

阿明·沙赫马尔迪

桂素菜 kwing-so.choi@nottingham.ac.uk
流体力学教授

Outi Tammisola公司

卢卡·布兰特

毛雪瑞



摘要

提出了一种模拟具有相变的三相流体流动的数值格式。通过结合水-气界面的Cahn-Hilliard模型、冰和流体的Allen-Cahn方程以及动量的Navier-Stokes方程，我们同时求解了水-空气界面和水-冰界面的演化，包括与凝固相关的体积膨胀，以及由于水和冰之间的密度差引起的体积膨胀。与假设无分流流场的现有方案不同，拟议的连续公式允许密度变化，同时确保质量守恒。压力场的泊松方程由常系数质量守恒导出，无需任何预处理即可有效求解。结果表明，成功捕获了结冰过程中的体积膨胀和水-空气界面的后续运动。进行了参数研究，以检查结冰对不同物理和数值参数的依赖性。对不同振幅的流动扰动进行的计算表明了计算方案的鲁棒性和所考虑参数下解的唯一性。

引用

Zhang，W.、Shahmardi，A.、Choi，K.-S.、Tammisola，O.、Brandt，L.和Mao，X.（2022）。结冰三相流的相场方法。计算物理杂志，458，第111104条。https://doi.org/10.1016/j.jcp.2022.111104

日记账文章类型 第条
验收日期 2022年2月25日
在线发布日期 2022年3月4日
出版日期 2022年6月1日
存款日期 2022年3月17日
公开可用日期 2023年3月5日
日记账 计算物理杂志
打印ISSN 0021-9991
电子ISSN 1090-2716
出版商 爱思维尔
同行评审 同行评审
体积 458
物品编号 111104
内政部 https://doi.org/10.1016/j.jp.2022.111104
关键词 计算机科学应用；物理学和天文学（杂项）；应用数学；计算数学；建模与仿真；数值分析
公共URL https://nottingham-repository.worktribe.com/output/7608606
发布者URL https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021999122001668？通过%3Dihub
其他信息 本文维护人：Elsevier；文章标题：结冰三相流的相场法；期刊名称：计算物理杂志；到发行商维护版本的CrossRef DOI链接：https://doi.org/10.1016/j.jcp.2022.111104;内容类型：文章；版权所有：©2022 Elsevier Inc.保留所有权利。

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