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非混相两相流的质量守恒格子Boltzmann方法和动态网格细化。 (英语) Zbl 1349.76678号

摘要:本文提出了一种多相流的质量守恒格子Boltzmann方法(LBM)。拟议的LBM在质量守恒、加速和效率方面改进了之前的模型(Lee和Liu,2010),并扩展了其在非均匀电网上的实施能力。该模型由用于跟踪不同流体之间界面的相场格子Boltzmann方程(LBE)和用于恢复流体力学特性的压力演化LBM组成。除了质量守恒特性和算法的简单性之外,当前相场LBE的优点是它比Lee和Liu(2010)提出的以前的接口跟踪LBE快一个数量级,并且数据存储所需的内存资源更少。同时,压力演化LBM配备了一个多松弛时间(MRT)碰撞算子,以便于实现较小的松弛速率,从而允许在较高雷诺数下模拟多相流。此外,我们在自适应网格细化(AMR)框架内,在非均匀网格上重新计算了MRT-LBM。各种基准研究,如浮力作用下的上升气泡和下降液滴、湿表面上的液滴飞溅、,并将液滴聚合到流体界面上,以检验所提出的AMR-LBM的准确性和通用性。通过与均匀网格上其他LB模型的结果进行比较,进一步验证了所提出的模型。使用提出的AMR-LBM可以节省大约20倍的计算资源。作为一个要求更高的应用,研究了密度匹配和密度分层二元流体剪切层流动的Kelvin-Helmholtz不稳定性(KHI)。密度匹配流体的KHI结果与基于sharp-interface方法的基准AMR结果吻合良好。当两种流体之间存在密度对比时,在雷诺数为10000时,流场中观察到典型的混沌结构,这表明该模型是一种很有前途的两相流直接数值模拟工具。

MSC公司:

76米28 粒子法和晶格气体法
65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等
76T99型 多相多组分流动
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全文: 内政部

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