Un Solucionador Híbrido LBM-FVM para Simular Fluidos Multifásicos y Multicomponentes

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos computacional
• Simulación de flujo multifásico
• Modelado de interacción fluido-sólido

Sus antecedentes:

• Los flujos de fluidos multifásicos y multicomponentes presentan importantes desafíos de simulación.
• Los métodos existentes a menudo luchan con la precisión, la eficiencia, la estabilidad o el consumo de memoria.
• La incorporación de interacciones fluido-sólido complica aún más estas simulaciones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un solucionador híbrido novedoso y práctico para simular flujos de fluidos complejos.
• Mejorar la precisión y la eficiencia computacional al tiempo que se reduce el uso de memoria.
• Manejar eficazmente flujos multifásicos y multicomponentes con interacciones fluido-sólido.

Principales métodos:

• Un solucionador híbrido que combina un método de LBM mejorado por colisiones y un enfoque de volumen finito.
• Modelado de campo de fase con un novedoso tratamiento de límites de mojado dentro del marco de volumen finito.
• Un método de frontera inmersa para un manejo eficiente de la interacción fluido-sólido.

Principales resultados:

• El solucionador híbrido simula eficazmente flujos multifásicos y multicomponentes con ricos comportamientos interfaciales.
• Se confirmaron resultados físicamente consistentes y precisos a través de pruebas de validación.
• Se demostraron reducciones significativas en el consumo de memoria y una mayor eficiencia en comparación con los métodos convencionales.

Conclusiones:

• El novedoso solucionador híbrido ofrece una solución práctica y superior para simulaciones de flujo de fluidos complejos.
• El método demuestra una mayor precisión, eficiencia y una huella de memoria reducida.
• Es muy adecuado para simular diversos escenarios de dinámica de fluidos, incluidas las interacciones fluido-sólido.