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Multiphase Lagrangian Differencing Dynamics method with sharp interfaces
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DOI：10.1016/j.enganabound.2025.106197.png)
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摘要
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多相流模拟因其涉及高密度和粘度比时相间复杂的相互作用而具有复杂性。这些复杂性常导致在捕捉清晰界面和跨相管理压力跃变方面存在挑战，进而可能引发数值不稳定。扩展拉格朗日差分动力学（LDD）方法，该方法与其他无网格方法的不同之处在于采用独特的近似方案，确保具有二阶一致性的精确梯度和拉普拉斯算子，优先考虑一致性而非传统的守恒优先方法，并直接在表面网格上工作。本文提出了一种具有清晰界面的新型多相拉格朗日差分动力学（MP-LDD），该界面无密度和粘度扩散。该方法整合了多项关键技术以应对挑战：引入二阶一致性的变系数拉普拉斯算子，用于离散化压力和速度方程，以处理变化的密度和粘度；采用基于位置动力学的（PBD）系统化方法对点云进行正则化，用于多相框架，整合阿特伍德数和密度增减，以确保清晰稳定的界面，模拟高密度比流动并缓解界面处不混溶流体间的意外混合。还采用拉格朗日CFL准则进行自动时间步长控制，便于采用更大的时间步长并加速模拟，同时保持数值稳定性。MP-LDD方法的有效性通过多种基准案例验证得到证明，包括低密度比的二维瑞利-泰勒不稳定性、高密度比与剧烈流动的堤坝溃决与晃荡，以及高密度和粘度流体的油注入水场景。
Keyword:
Multiphase
Sharp interfaces
High density ratio
Atwood number
LDD
MP-LDD
PBD
期刊
IF:
4.1
论文数:
5.9K
被引数:
9.4K
机构
引用论文
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