【摘 要】
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带不可溶表面活性剂的多相流问题广泛出现在工业领域中,该问题的数学模型十分复杂,为其设计高效数值算法是一项非常值得开展的研究工作.本文主要有如下两方面的工作.提出了一种高效的LS-MLBFS-CN算法,其中界面追踪采用Level Set方法,流场采用多相流格子Boltzmann通量求解器,表面活性剂浓度控制方程采用半隐的Crank-Nicholson(CN)格式.考虑液滴在剪切流场中的运动,通过采用
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带不可溶表面活性剂的多相流问题广泛出现在工业领域中,该问题的数学模型十分复杂,为其设计高效数值算法是一项非常值得开展的研究工作.本文主要有如下两方面的工作.提出了一种高效的LS-MLBFS-CN算法,其中界面追踪采用Level Set方法,流场采用多相流格子Boltzmann通量求解器,表面活性剂浓度控制方程采用半隐的Crank-Nicholson(CN)格式.考虑液滴在剪切流场中的运动,通过采用不同网格分辨率进行模拟,验证了算法的收敛性与稳定性;进一步,研究了不同Ca数对剪切流场中的液滴形态的影响,结果表明Ca数越大,液滴被拉伸得越长.提出了一种LebelSet框架下的能量稳定格式.首先,针对不带表面活性剂两相流问题的数学模型,定义系统的总能量为流体的动能与表面自由能之和,给出了一种Levle框架下的离散格式,并采用SAV(Scalar Auxiliary Variable)方法证明了该格式是能量稳定的;进一步,考虑不可溶表面活性剂对表面张力系数的影响,给出并证明了求解不可溶表面活性剂两相流问题的能量稳定格式.
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