【摘 要】
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本文提出了基于五点点阵模型自适应网格加密技术的扩散界面方法(Adaptive StencilDiffuse Interface Method)模拟多相流界面运动。此方法结合了扩散界面法和基于五点点阵模型(“
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本文提出了基于五点点阵模型自适应网格加密技术的扩散界面方法(Adaptive StencilDiffuse Interface Method)模拟多相流界面运动。此方法结合了扩散界面法和基于五点点阵模型(“+”和“×”模型)的自适应网格加密技术。扩散界面方法是一种易实现且能保证流体体积守恒的方法,但是在这种方法中,界面描述为物理量变化迅速但光滑过渡的具有一定厚度的区域,为了能更逼真的模拟物理问题中的界面运动过程,界面处的分辨率必须很高。对均匀网格来说,提高分辨率就需要很大的存储空间来存储网格点信息,计算用时也将很长。在本文的方法中,采用了基于五点点阵模型的自适应网格加密技术,跟踪界面运动,适时调整计算区域的网格密度分布,使得需要高分辨率的界面附近网格高密度,而不需要高分辨率的区域网格密度保持稀疏。通过界面捕捉实验和效率验证验证了基于五点点阵模型自适应网格加密技术的扩散界面方法随界面运动变形始终保持界面附近网格高分辨率,且在相同界面分辨率下,较均匀网格方法,大大节约了存储空间,缩短了计算时间;通过界面张力Young-Laplace法则验证了基于自适应网格加密技术的扩散界面法能够得到正确的界面张力;另外,本文对剪切板间液滴变形、管道油水指状流和重力作用下水方溃塌等实际物理问题进行了模拟,所得到的计算数据与前人的数值结果以及实验结果相符合,验证了本文的方法能够正确模拟多相流以及涉及运动接触线的多相流问题;最后,本文对流体聚焦法控制生成微小液滴进行了探索性模拟,在较少的计算成本情况下捕捉了界面分裂等小尺度界面变形。
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