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二维曲线网格的高阶精确表面张力建模流体体积格式。 (英语) Zbl 07506631号

小结:针对二维曲线网格上基于流体体积(VOF)的表面张力建模,提出了一种高精度曲率计算方法。该方案将高度函数(HF)方法的界面重建组件扩展到二维曲线网格。在与界面重叠的每列中计算线性重建,从而得到自由曲面的分段线性(PLIC)表示。这是通过使用新的扫线算法以体积守恒的方式完成的。然后,通过将二阶或四阶多项式拟合到PLIC面的局部模板,以解析方式计算界面曲率。通过将数值结果与各种解析界面定义进行比较,证明了界面曲率的形式二阶和四阶精度。将曲率算法应用于变密度流动的平衡力连续表面力表面张力方案。在模拟具有高液气密度比的静止气泡时,再次证明了拉普拉斯压力跃变的二阶和四阶精度。最后,在计算无粘振荡液滴在零重力下的频率时,证明了二阶精度。

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参考文献:

[1] 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)
[2] 阿巴迪,T。;奥宾,J。;Legendre,D.,《关于表面张力计算和界面平流对流体体积和水平集框架内虚假流的联合影响》,J.Compute。物理。,297, 611-636 (2015) ·兹比尔1349.76422
[3] Popinet,S.,表面张力的数值模型,年。流体力学版次。,50, 49-75 (2018) ·Zbl 1384.76016号
[4] 希特,C。;Nichols,B.,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
[5] Osher,S。;Sethian,J.A.,《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
[6] 王,Z。;杨,J。;Stern,F.,在一般结构网格上构造距离函数的新流体体积法,J.Compute。物理。,231, 3703-3722 (2012) ·Zbl 1402.65091号
[7] 吉本,Z。;卡尔森,N.N。;Francois,M.M.,一种抛物面拟合技术,用于计算三维非结构化网格上分段线性界面重建的曲率,计算。数学。申请。,78, 643-653 (2019) ·Zbl 1442.65021号
[8] 曹,Z。;Sun博士。;魏杰。;Yu,B。;Li,J.,一种基于普通曲线网格的流体体积与水平集耦合方法,具有精确的表面张力计算,J.Compute。物理。,396, 799-818 (2019) ·Zbl 1452.76111号
[9] Pilliod,J.E。;Puckett,E.G.,跟踪材料界面的二阶精确流体体积算法,J.Compute。物理。,199, 465-502 (2004) ·Zbl 1126.76347号
[10] Rudman,M.,《界面流动计算的体积跟踪方法》,国际期刊数值。液体方法,24,671-691(1997)·Zbl 0889.76069号
[11] 康明斯,S.J。;弗朗索瓦,M.M。;Kothe,D.B.,从体积分数估算曲率,计算。结构。,83, 425-434 (2005)
[12] Popinet,S.,《表面张力驱动界面流动的精确自适应解算器》,J.Compute。物理。,228, 5838-5866 (2009) ·Zbl 1280.76020号
[13] 弗朗索瓦,M.M。;Swartz,B.K.,非均匀矩形网格上通过体积分数、高度和平均值的界面曲率,J.Compute。物理。,229, 527-540 (2010) ·兹比尔1182.65040
[14] 常春藤,C.B。;Moin,P.,三维非结构化非凸多面体网格上的精确界面法线和曲率估计,J.Compute。物理。,300365-386(2015年)·兹比尔1349.76342
[15] 萨斯曼,M。;Ohta,M.,计算表面张力的高阶技术,(《自由边界问题》,第154卷(2007年),《巴塞尔协议:巴塞尔协议》,425-434·Zbl 1110.76040号
[16] 巴尔图森,M。;Kuipers,J。;Deen,N.,《流体体积法表面张力模型的关键比较》,《化学》。工程科学。,109, 65-74 (2014)
[17] Owkes,M。;Desjardins,O.,计算界面曲率的网格解耦高度函数法,J.Compute。物理。,281, 285-300 (2015) ·Zbl 1351.76289号
[18] 黄,J。;卡里卡,P.M。;Stern,F.,《曲线重叠网格的基于几何的水平集方法及其在船舶流体动力学中的应用》,国际期刊Numer。《液体方法》,68,494-521(2012)·Zbl 1427.76172号
[19] 伊藤,K。;库努吉,T。;Ohno,S。;卡米德,H。;Ohshima,H.,非结构化网格上界面法线和曲率的高精度计算方法,J.Compute。物理。,273, 38-53 (2014) ·Zbl 1351.76287号
[20] 雷纳迪,Y。;Renardy,M.,PROST:流体体积法表面张力的抛物线重建,J.Compute。物理。,183, 400-421 (2002) ·Zbl 1057.76569号
[21] 埃夫拉德,F。;丹尼·F。;van Wachem,B.,在二维非结构化网格上使用抛物线重建从体积分数估计曲率,J.Compute。物理。,351, 271-294 (2017) ·Zbl 1375.76124号
[22] Ahn,H.T。;Shashkov,M.,广义多面体网格上的多材料界面重建,J.Compute。物理。,226, 2096-2132 (2007) ·Zbl 1388.76232号
[23] 斯科里什,M。;加莫里,A。;Dianat,M.,作为耦合水平集流体求解器体积的一部分,在一般凸网格中PLIC的迭代界面重建方法,J.Compute。物理。,368, 254-276 (2018) ·兹比尔1392.76053
[24] 刘易斯,R.W。;Malan,A.G.,通过基于边缘的算法对干燥毛细颗粒材料进行连续热力学建模,计算。方法应用。机械。工程,1942043-2057(2005)·Zbl 1091.76068号
[25] 马兰,A。;Oxtoby,O.,《一种加速、完全耦合、并行的三维混合有限体积流体-结构相互作用方案》,计算。方法应用。机械。工程,253426-438(2013)·兹比尔1297.74041
[26] Oxtoby,O.F。;马兰,A.G。;Heyns,J.A.,《用于剧烈液气晃动的计算效率高的三维有限体积格式》,《国际数值》。《液体方法》,79,306-321(2015)
[27] Changfoot,D.M。;马兰,A.G。;Nordström,J.,研究飞机尾迹涡的混合计算流体动力学平台,J.Aircr。,56, 344-355 (2019)
[28] 琼斯,B.W。;马兰,A.G。;Ilangakoon,N.A.,使用隐式曲面定义初始化非结构化网格的体积分数,计算。流体,179194-205(2019)·Zbl 1411.76088号
[29] Brackbill,J.U。;科特,D.B。;Zemech,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
[30] Rider,W.J。;Kothe,D.B.,重建体积跟踪,J.Compute。物理。,141, 112-152 (1998) ·Zbl 0933.76069号
[31] 迪奥,S。;弗朗索瓦,M.M。;Dendy,E.D.,基于二维平面和轴对称任意凸单元解析公式的界面重建方法,J.Compute。物理。,275, 53-64 (2014) ·Zbl 1349.76600号
[32] López,J。;埃尔南德斯,J。;Gómez,P。;Faura,F.,在一般凸网格中重建PLIC的一种新的体积守恒实施方法,J.Compute。物理。,316338-359(2016)·兹比尔1349.76627
[33] López,J。;埃尔南德斯,J。;Gómez,P。;Faura,F.,VOF方法中体积截断、初始化和守恒实施的非凸分析和几何工具,J.Compute。物理。,392, 666-693 (2019) ·Zbl 1452.65042号
[34] 托雷斯,D。;Brackbill,J.,《点集方法:无连接的前跟踪》,J.Compute。物理。,165, 620-644 (2000) ·Zbl 0998.76070号
[35] 弗朗索瓦,M.M。;康明斯,S.J。;Dendy,E.D。;科特,D.B。;西西里岛,J.M。;Williams,M.W.,体积跟踪框架内连续和尖锐界面表面张力模型的平衡力算法,J.Compute。物理。,213, 141-173 (2006) ·Zbl 1137.76465号
[36] Herrmann,M.,非结构化流动求解器网格上两相流的平衡力精细水平集网格方法,J.Compute。物理。,227, 2674-2706 (2008) ·Zbl 1388.76252号
[37] 保险丝,D。;Agbaglah,G。;Josserand,C。;波皮内特,S。;Zaleski,S.,《液滴、气泡和波的数值模拟:最新进展》,《流体动力学》。第41号决议,第065001条,pp.(2009)·Zbl 1423.76002号
[38] Lamb,H.,《流体动力学》(1945),多佛出版社:纽约多佛出版社
[39] Fyfe,D。;奥兰,E。;Fritts,M.,三角形网格上拉格朗日流体动力学的表面张力和粘度,J.Compute。物理。,76, 349-384 (1988) ·Zbl 0639.76043号
[40] 帕纳希,R。;Jahanbakhsh,E。;Seif,M.S.,浮体运动模拟VoF-分步解算器的开发,应用。海洋研究,28171-181(2006)
[41] 克伦普顿,P.I。;莫尼尔,P。;Giles,M.B.,《高拉伸网格上高雷诺数流动的非结构化算法》,Numer。方法层流浊度法。流量,561-572(1997)
[42] 戴,D。;Tong,A.Y.,《二维多边形非结构化网格的PLIC-VOF方法中的一种分析界面重建算法》,国际期刊数值。方法流体,88,265-276(2018)
[43] O.乌宾克。;Issa,R.,捕捉任意网格上尖锐流体界面的方法,J.Compute。物理。,153, 26-50 (1999) ·Zbl 0955.76058号
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