一种基于几何重构的Youngs-VOF耦合水平集追踪方法

发布时间：2023-02-11 09:44

　　针对界面追踪方法中拉格朗日方法和欧拉–拉格朗日方法计算效率低、不适用大变形、不能应用于三维数值计算模型等问题,研究了一种效率高、界面清晰、适用于三维模型的计算气液两相界面迁移特性的欧拉运动界面追踪方法,该方法将"米"状相邻单元Youngs方法用于运动界面重构,将Youngs-VOF和水平集通过几何方法耦合,提高运动界面精度,克服了VOF和水平集方法存在的缺陷,避免了利用高阶导数本身的稳定性去求解水平集对流方程和距离函数方程."米"状相邻单元Youngs方法避免了数值耗散、数值色散性以及非线性效应引起的捕捉界面模糊的情况. Youngs-VOF耦合水平集方法既保证了计算界面时的稳定性,与拉格朗日方法相比又提高了计算效率.利用Youngs-VOF耦合水平集方法与VOF方法对单个气泡在水中上升过程数值计算与实验对比并对经典剪切流场中圆形运动界面模型的数值计算,验证了Youngs-VOF耦合水平集方法的有效性并比VOF方法捕捉界面更清晰、锐利;通过对溃坝–自由表面流动过程数值计算并与实验进行对比,验证了Youngs-VOF耦合水平集方法的稳定性以及对三维数值模型的适用性.

【文章页数】：12 页

【文章目录】：
引言
1 算法
    1.1 Youngs-VOF
    1.2 水平集方法
    1.3 Youngs-VOF耦合水平集算法计算过程
2 数值验证
    2.1 气泡在水中自由上升
        2.1.1 物理模型及流体的基本假设
        2.1.2 表面张力
        2.1.3 体积分数方程离散化
        2.1.4 梯度空间离散化
        2.1.5 结果分析
    2.2 剪切运动
    2.3 溃坝模拟
        2.3.1 物理模型及数值算法
        2.3.2 结果分析
3 结论



本文编号：3740151