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托比亚斯·坎佩;马蒂亚斯·伦纳茨;斯蒂芬·施瓦兹;约琴·弗里奇

用连续强迫浸没边界法施加自由滑移条件。 （英语） Zbl 1351.76111号

J.计算。物理学。 282, 183-209 (2015).
摘要：净化流体中球形和椭球形气泡的数值模拟需要在气泡表面施加自由滑移边界条件。本文描述了一种在浸没边界法中实现自由滑移边界条件的数值方法。与多相流的其他数值方法相比，实现起来并不简单。原因是浸没边界法将液相和气相视为密度和粘度恒定的场，在气泡内有一个虚拟流体。离散相的运动通过求解其每个元素的动量平衡来明确计算，并通过Navier-Stokes方程中的附加源项与连续相耦合。本文首先说明特别的方法不成功。在此基础上，提出了在气泡表面施加适当的直接力的新方法。一个中心发现是，在网格步长和气泡直径之间的共同比率下，需要考虑曲率项才能获得令人满意的结果。新方法首先针对球面对象开发，然后扩展到一般曲面界面。这是通过引入一个局部坐标系来实现的，该坐标系借助于该点处曲面的两个主曲率来近似拉格朗日标记附近的曲面。然后，对具有或不具有规定恒定角速度的球形和椭球形物体验证了该数值方案。结果表明，该方法与无滑移边界方法具有相似的收敛特性。将计算结果与绕球体蠕动流动的解析解和在贴体网格上获得的数值参考数据进行了比较。数值试验证实了该方法的优良性能。

引用于12文件

MSC公司：

76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
76T10型 液气两相流，气泡流

关键词：

多相流;气泡;浸入边界法;连续强迫;自由滑动条件

软件：

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\textit{T.Kempe}等人，《计算杂志》。物理。282183-209（2015；Zbl 1351.76111）
全文： 内政部

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