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多相不可压缩流动的一致和保守相场方法。 (英语) Zbl 1491.76048号

总结:在本研究中,针对具有任意数量的不混溶和不可压缩流体相的多相流,开发了一种一致且保守的相场方法,包括模型和方案。这个质量守恒的一致性质量和动量输运的一致性实现的目的是解决相位场方程与流体力学物理耦合的问题,相位场方程位于不同的相位。如图所示,这两个一致性条件提供了“最佳”耦合,因为(i)由此产生的新动量方程是伽利略不变量,并意味着动能守恒,而不管相场方程的细节如何,以及(ii)未能满足热力学第二定律或还原的一致性多相流模型的失效只是由于相场方程的失效,而不是由于新的动量方程。首先提供了稠度条件及其公式的物理解释,并总结了从稠度条件获得的、与速度解释无关的通用公式。然后,通过选择一个约化一致的相场方程,完成了目前一致和保守的多相流模型。为了继承离散后多相流的物理特性,开发了几种新技术,包括基于梯度的相位选择程序、表面力的动量守恒方法以及在离散水平上保持一致性条件的一般定理。利用这些新技术,开发并分析了目前多相流模型的一致和保守方案。该方案满足一致性条件,守恒质量和动量,并确保体积分数的总和在完全离散的水平和任意数量的相位上是统一的。所有这些特性都经过了数值验证。数值应用表明,该模型和格式在研究复杂的多相动力学方面是稳健有效的,尤其是对于密度比较大的多相动力学。

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76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
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