×

基于锐界面和扩散界面方法的Taylor流动与表面活性剂的对比模拟。 (英语) Zbl 1391.76769号

Bothe,Dieter(编辑)等人,流体界面的传输过程。巴塞尔:Birkhäuser/Springer(ISBN 978-3-319-56601-6/hbk;978-3-3169-56602-3/电子书)。《数学流体力学进展》,639-661(2017)。
小结:我们对基于扩散和锐化界面模型的含有可溶性表面活性剂的两相流模拟进行了定量比较。测试场景涉及逆流中的单个泰勒气泡。当液体流入和重力效应相互抵消时,气泡呈静止状态,这使得该场景适合高分辨率实验成像。我们比较了不同数值模型和总共四种不同实现的准确性和效率。
有关整个系列,请参见[Zbl 1378.76006号].

MSC公司:

76T10型 液气两相流,气泡流
76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Abels,H.、Garcke,H.和Grün,G.:不同密度的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(03), 1150013 (2012) ·Zbl 1242.76342号 ·doi:10.1142/S021820511500138
[2] Abels,H.、Garcke,H.,Lam,K.F.、Weber,J.:表面活性剂的两相流:扩散界面模型及其分析。收录:《数学流体力学进展》。施普林格,巴塞尔(2016);(本书的一篇稿件)·Zbl 1391.76766号
[3] Ahmed,N.,Matthies,G.,Tobiska,L.,Xie,H.:瞬态对流扩散反应问题的局部投影稳定间断Galerkin时间步进。计算。方法应用。机械。工程200(21-22),1747-1756(2011)。doi:10.1016/j.cma.2011.02.003·兹比尔1228.76078 ·doi:10.1016/j.cma.2011.02.003
[4] Aland,S.:两相流扩散界面模型的时间积分。J.计算。物理学。262, 58-71 (2014) ·Zbl 1349.82065号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.12.055
[5] Aland,S.:含表面活性剂和生物膜的两相流相场模型。收录:《数学流体力学进展》。施普林格,巴塞尔(2016);(本书的一篇稿件)·Zbl 1391.76768号
[6] Aland,S.,Voigt,A.:二维气泡动力学扩散界面模型的基准计算。国际期刊数字。方法流体69(3),747-761(2011)·doi:10.1002/fld.2611
[7] Aland,S.、Lowengrub,J.、Voigt,A.:胶体稳定界面的连续模型。物理学。流体23(6),062103(2011)·Zbl 1308.76159号 ·doi:10.1063/1.3584815
[8] Aland,S.、Boden,S.,Hahn,A.、Klingbeil,F.、Weismann,M.、Weller,S.:基于尖锐界面和扩散界面模型的泰勒流动模拟的定量比较。国际期刊数字。《液体方法》73,344-361(2013)·doi:10.1002/fld.3802
[9] Aland,S.、Lehrenfeld,C.、Marschall,H.、Meyer,C.和Weller,S.:两相流模拟的准确性:泰勒流动基准。Proc。申请。数学。机械。13(1),595-598(2013)·doi:10.1002/pamm.201310278
[10] Aland,S.、Egerer,S.,Lowengrub,J.、Voigt,A.:粘性流体中局部不可拉伸泡囊的扩散界面模型。J.计算。物理学。277, 32-47 (2014). http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2014.08.016 ·Zbl 1349.76933号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.08.016
[11] Angeli,P.,Gavriilidis,A.:小河道泰勒流的流体动力学:综述。程序。仪器机械。工程师C J.机械。工程科学。222(5), 737-751 (2008) ·doi:10.1243/09544062JMES776
[12] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:Stefan问题和Mullins-Sekerka问题的稳定参数有限元方法及其在枝晶生长中的应用。J.计算。物理学。229(18), 6270-6299 (2010). doi:10.1016/j.jcp.2010.04.039。http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2010.04.039 ·Zbl 1201.80075号 ·doi:10&doi=10.1016/j.jcp.2010.04.039
[13] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:雪晶生长中刻面图案形成的数值计算。物理学。版本E 86(1),011604(2012)。doi:10.1103/PhysRevE.86.011604。http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.86.011604 ·doi:10.1103/PhysRevE.86.011604
[14] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:用粘性不可压缩两相Stokes流的稳定近似值消除虚假速度。计算。方法应用。机械。工程267,511-530(2013)。doi:10.1016/j.cma.2013.09.023。http://dx.doi.org/10.1016/j.cma.2013.09.023 ·Zbl 1286.76040号 ·doi:10.1016/j.cma.2013.09.023
[15] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:射流膜和囊泡动力学的数值计算。物理学。版本E 92(5),052704(2015)。doi:10.1103/PhysRevE.92.052704。http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.92.052704 ·兹比尔1391.76298 ·doi:10.1103/PhysRevE.92.052704
[16] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:关于不溶性表面活性剂两相流的稳定数值近似。M2AN数学。模型。数字。分析。49(2), 421-458 (2015). doi:10.1051/m2安/2014039。http://dx.doi.org/10.1051/m2an/2014039 ·兹比尔1315.35156 ·doi:10.1051/m2安/2014039
[17] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:含有可溶性表面活性剂的两相流的稳定有限元近似。J.计算。物理学。297, 530-564 (2015). doi:10.1016/j.jcp.2015.05.029。http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.05.029 ·Zbl 1349.76175号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.05.029
[18] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:Boussinesq-Scriven表面流体两相流的稳定数值近似。Commun公司。数学。科学。13(7), 1829-1874 (2015). doi:10.4310/CMS.2015.v13.n7.a9。http://dx.doi.org/10.4310/CMS.2015.v13.n7.a9 ·Zbl 1329.35241号 ·doi:10.4310/CMS.2015.v13.n7.a9
[19] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:两相Navier-Stokes流的稳定参数有限元离散化。科学杂志。公司。63(1), 78-117 (2015). doi:10.1007/s10915-014-9885-2。http://dx.doi.org/10.1007/s10915-014-9885-2 ·Zbl 1320.76059号 ·doi:10.1007/s10915-014-9885-2
[20] Barrett,J.W.,Garcke,H.,Nürnberg,R.:流体生物膜动力学的稳定数值方法。数字。数学。134(4), 783-822 (2016). doi:10.1007/s00211-015-0787-5。http://dx.doi.org/10.1007/s00211-015-0787-5 ·Zbl 1391.76298号 ·doi:10.1007/s00211-015-0787-5
[21] Boden,S.、dos Santos Rolo,T.、Baumbach,T.和Hampel,U.:毛细管两相流中泰勒气泡的同步辐射显微成像。实验流体55(7),1768(2014)。doi:10.1007/s00348-014-1768-7。http://dx.doi.org/10.1007/s00348-014-1768-7 ·doi:10.1007/s00348-014-1768-7
[22] Bretherton,F.:长气泡在管道中的运动。J.流体。机械。10(02), 166-188 (1961) ·Zbl 0096.20702号 ·doi:10.1017/S0022112061000160
[23] Ganesan,S.,Tobiska,L.:用不溶性表面活性剂计算自由表面流动的耦合任意拉格朗日-欧拉和拉格朗基方法。J.计算。物理学。228(8), 2859-2873 (2009). doi:10.1016/j.jp.2008.12.035·Zbl 1282.76118号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.12.035
[24] Ganesan,S.,Tobiska,L.:计算含可溶性表面活性剂的两相流的任意拉格朗日-欧拉有限元法。J.计算。物理学。231(9), 3685-3702 (2012). doi:10.1016/j.jcp.2012.01.018·Zbl 1402.76072号 ·doi:10.1016/j.jcp.2012.01.018
[25] Ganesan,S.,Tobiska,L.:多维人口平衡系统高效并行求解的算子分裂有限元方法。化学。工程科学。69, 59-68 (2012) ·doi:10.1016/j.ces.2011.09.031
[26] Ganesan,S.,Hahn,A.,Held,K.,Tobiska,L.:使用表面活性剂计算两相流的精确数值方法。摘自:Eberhardsteiner,J.等人(编辑),《欧洲应用科学与工程计算方法大会》(ECCOMAS 2012),奥地利维也纳,第10-14页,2012年9月
[27] Ganesan,S.,Hahn,A.,Simon,K.,Tobiska,L.:动态液流界面的有限元计算。In:复杂液-液界面的计算方法。CRC出版社,博卡拉顿(2015)·doi:10.1201/b19337-20
[28] Garcke,H.,Lam,K.,Stinner,B.:两相流中可溶性表面活性剂的扩散界面模型。Commun公司。数学。科学。12(8), 1475-1522 (2014) ·Zbl 1319.35309号 ·doi:10.4310/CMS.2014.v12.n8.a6
[29] Garcke,H.,Hinze,M.,Kahle,C.:两相不可压缩流热力学一致模型的稳定线性时间离散化。申请。数字。数学。99, 151-171 (2016) ·Zbl 1329.76168号 ·doi:10.1016/j.apnum.2015.09.002
[30] Gollwitzer,C.,Matthies,G.,Richter,R.,Rehberg,I.,Tobiska,L.:磁性流体的表面形貌——实验与数值模拟之间的定量比较。J.流体力学。571, 455-474 (2007) ·Zbl 1106.76305号 ·doi:10.1017/S0022112006003466
[31] Günther,A.、Jhunjhunwala,M.、Thalmann,M.,Schmidt,M.A.、Jensen,K.F.:分段气液流中混溶液体的微混合。朗缪尔21(4),1547-1555(2005)。doi:10.1021/la0482406·doi:10.1021/la0482206
[32] Halpern,D.,Gaver,D.:通道中半无限气泡随时间运动的边界元分析。J.计算。物理学。115(2), 366-375 (1994) ·Zbl 0812.76049号 ·doi:10.1006/jcph.1994.1202
[33] Hayashi,K.,Tomiyama,A.:表面活性剂对垂直管道中Taylor气泡终端速度的影响。《国际多相流杂志》39,78-87(2012)·doi:10.1016/j.ij多阶段流程.2011.11.001
[34] Hysing,S.、Turek,S.,Kuzmin,D.、Parolini,N.、Burman,E.、Ganesan,S.和Tobiska,L.:二维泡沫动力学的定量基准计算。国际期刊数字。方法流体60(11),1259-1288(2009)。doi:10.1002/fld.1934年·Zbl 1273.76276号 ·doi:10.1002/fld.1934年
[35] Iliescu,T.、John,V.、Layton,W.J.、Matthies,G.、Tobiska,L.:一类大涡模拟的数值研究。国际期刊计算。流体动力学。17(1), 75-85 (2003). 网址:10.1080/106185602100009209·Zbl 1148.76327号 ·网址:10.1080/106185602100009209
[36] John,V.:3D Navier-Stokes方程基准问题中的高阶有限元方法和多重网格求解器。国际期刊数字。方法流体40(6),775-798(2002)。数字对象标识代码:10.1002/fld.377·Zbl 1076.76544号 ·数字对象标识代码:10.1002/fld.377
[37] John,V.:圆柱体周围二维时间相关流动的阻力和升力的参考值。国际期刊数字。方法流体44(7),777-788(2004)。doi:10.1002/fld.679·兹比尔1085.76510 ·doi:10.1002/fld.679
[38] John,V.,Matthies,G.:不可压缩流基准问题中的高阶有限元离散。国际期刊数字。方法流体37(8),885-903(2001)。doi:10.1002/fld.195·Zbl 1007.76040号 ·doi:10.1002/fld.195
[39] John,V.,Matthies,G.:MooNMD——基于映射有限元方法的程序包。计算。视觉。科学。6, 163-170 (2004). doi:10.1007/s00791-003-0120-1·Zbl 1061.65124号 ·doi:10.1007/s00791-003-0120-1
[40] John,V.,Mitkova,T.,Roland,M.,Sundmacher,K.,Tobiska,L.,Voigt,A.:使用有限元方法模拟具有一个内部坐标的人口平衡系统。化学。工程科学。64(4), 733-741 (2009). doi:10.1016/j.ces 2008.05.004;第三届国际人口平衡模型会议·doi:10.1016/j.ces.2008.05.004;
[41] Krasnyk,M.、Mangold,M.,Ganesan,S.、Tobiska,L.:通过适当的正交分解对具有内外坐标的结晶器模型进行数值还原。化学。工程科学。70(0), 77-86 (2012). doi:10.1016/j.ces.2011.05.053;第四届国际人口平衡模型会议·doi:10.1016/j.ces.2011.05.053;
[42] Kreutzer,M.T.、Kapteijn,F.、Moulijn,J.A.、Heiszwolf,J.J.:多相整体式反应器:微通道中分段流动的化学反应工程。化学。工程科学。60(22), 5895-5916 (2005). doi:10.1016/j.ces.2005.03.022·doi:10.1016/j.ces.2005.03.022
[43] Lavrova,O.,Matthies,G.,Mitkova,T.,Polevikov,V.,Tobiska,L.:铁流体动力学耦合问题的有限元方法。在:科学计算的挑战-CISC 2002。计算科学与工程讲义,第35卷,第160-183页。柏林施普林格出版社(2003)·Zbl 1138.76385号
[44] Lowengrub,J.、Allard,J.和Aland,S.:内吞作用的数值模拟:由具有非均匀分布曲率诱导分子的膜驱动的粘性流。J.计算。物理学。309, 112-128 (2016). doi:10.1016/j.jcp.2015.12.055。https://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2015.12.055 ·Zbl 1351.76067号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.12.055
[45] Marschall,H.、Boden,S.、Lehrenfeld,C.、Falconi Delgado,C.、Hampel,U.、Reusken,A.、Wörner,M.、Bothe,D.:针对Taylor气泡基准问题验证不同表面张力处理的界面捕获和跟踪技术。计算。流体102,336-352(2014)·doi:10.1016/j.compfluid.2014.06.030
[46] Matthies,G.,Tobiska,L.:均匀细化三角网格上的两级局部投影稳定性。数字。算法61,465-478(2012)。doi:10.1007/s11075-012-9543-4·Zbl 1255.65223号 ·doi:10.1007/s11075-012-9543-4
[47] Muradoglu,M.,Günther,A.,Stone,H.A.:分段气液流中轴向弥散的计算研究。物理学。流体19(7)(2007)。doi:10.1063/1.2750295·Zbl 1182.76545号 ·doi:10.1063/1.2750295
[48] Olgac,U.,Muradoglu,M.:表面活性剂对Bretherton问题中液膜厚度的影响。《国际多相流杂志》48,58-70(2013)·doi:10.1016/j.ij多阶段流程.2012.08.007
[49] Ratulowski,J.,Chang,H.C.:微量杂质对毛细血管中长气泡运动的Marangoni效应。J.流体力学。210, 303-328 (1990) ·Zbl 0686.76049号 ·doi:10.1017/S0022112090001306
[50] Roy,S.、Bauer,T.、Al-Dahhan,M.、Lehner,P.、Turek,T.:作为多相反应堆的单体:综述。AIChE J.50(11),2918-2938(2004)。doi:10.1002/网址10268·doi:10.1002/aic.10268
[51] Schmidt,A.,Siebert,K.G.:自适应有限元软件的设计:有限元工具箱ALBERTA。计算科学与工程讲义,第42卷。柏林施普林格出版社(2005)·Zbl 1068.65138号
[52] Williams,J.L.:整体结构、材料、性能和用途。目录。今天69(1-4)(2001)。doi:10.1016年10月·doi:10.1016/S0920-5861(01)00348-0
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。