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耦合界面力的两相流相场格子Boltzmann模型

李洋 苏婷 梁宏 徐江荣

耦合界面力的两相流相场格子Boltzmann模型

李洋, 苏婷, 梁宏, 徐江荣
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-25
  • 修回日期:  2018-09-14
  • 刊出日期:  2018-11-20

耦合界面力的两相流相场格子Boltzmann模型

    基金项目: 

    浙江省自然科学基金(批准号:LY19A020007)和国家自然科学基金(批准号:11602075)资助的课题.

摘要: 提出了一种改进的基于相场理论的两相流格子Boltzmann模型.通过引入一种新的更加简化的外力项分布函数,使得此模型克服了前人工作中界面力尺度与理论分析不一致的问题,并且通过Chapman-Enskog多尺度分析表明,所提出的模型能够准确恢复到追踪界面的Cahn-Hilliard方程和不可压的Navier-Stokes方程,并且宏观速度的计算更为简化.利用所提模型对几个经典两相流问题,包括静态液滴测试、液滴合并问题、亚稳态分解以及瑞利-泰勒不稳定性进行了数值模拟,发现本模型可以获得量级为10-9极小的虚假速度,并且这些算例获取的数值解与解析解或已有的文献结果相吻合,从而验证了模型的准确性和可行性.最后,利用所发展的两相流格子Boltzmann模型研究了随机扰动的瑞利-泰勒不稳定性问题,并着重分析了雷诺数对流体相界面的影响.发现对于高雷诺数情形,在演化前期,流体界面出现一排“蘑菇”形状,而在演化后期,流体界面呈现十分复杂的混沌拓扑结构.不同于高雷诺数情形,低雷诺数时流体界面变得相对光滑,在演化后期未观察到混沌拓扑结构.

English Abstract

参考文献 (21)

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