粘-弹性两相流模拟的非结构网格有限体积法研究

发布时间：2024-03-10 10:52

　　粘性-粘弹性两相流问题广泛存在于自然界和人们的日常生活中,其数值模拟对流体力学、航天航空、材料加工、生物工程等学科领域的发展具有十分重要的意义。一般而言,该问题的数值模拟主要包含流场信息获取和移动界面捕捉两个方面。在众多数值解法中,有限体积法(Finite volume method,FVM)因其实施简单方便、存储量小且积分方程各项均有明确的物理意义等优点,成为求解粘性-粘弹性两相流问题最有效的方法之一。但是,采用传统FVM求解该问题时,常会遇到计算区域复杂、两相界面捕捉不准确、质量不守恒以及高Weissenberg(Wi)数导致的数值不稳定等问题。鉴于此,本文发展了一套基于非结构三角网格的FVM数值求解算法,并应用其对若干有代表性的粘性-粘弹性两相流问题进行了数值模拟。本文的主要工作如下:(1)针对传统Level Set求解器在求解被动输运问题时数值耗散严重,进而导致质量不守恒的缺陷,提出了一种基于非结构三角网格的低耗散FVM(Low-dissipation FVM,LDFVM)数值求解格式。该格式借鉴了谱体积法的设计思想,但为了减少自由度,它采用谱单元的节点函数值而非谱单元内的体积...

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1论文结构安排

而是粒子分布函数的演化方程，即Boltzmann方程。-Stokes方程，Boltzmann方程的对流项是线性的，这一特点不仅大大降低复杂度，而且可更灵活地处理速度和粘弹性偏应力之间的耦合关系，有效异点或偏微分方程组椭圆-双曲性质而导致的高Wi数问题。LBM在粘弹的....

图2-1FVM的节点网格及控制体示意

流体流动和传热问题都可由一组笛卡尔，如Navier-Stokes方程、能量守恒方程方程描述的对象及物理问题各不相同，但下统一的表达式，即Stu量，表示流体密度，u表示输运速度式由具体的模型方程决定....

图2-2FVM的控制体示意

第二章有限体积法基本介绍程讨论通用变量方程(2-1)在二维情形下的离0,1]×[0,1]。沿x，y轴方向分别将[0,1]njy0,1,...,yjn。沿x，y轴方向的空间线xix与直线yjy的交点，简记为，以节点i,jP....

图3-1LevelSet方法原理示意

了LevelSet方法及LevelSet输运方程；其次描述基本工作原理，并针对传统FVM输运精度低及了一种新的低耗散FVM(LDFVM)数值离散格式证了新方法的数值精度、质量守恒性及有效性。法描述[41]是由Osher和Sethian在研究曲线以与曲率有....

本文编号：3924687