理论和数值研究平衡正规化的格子博尔兹曼模型的双相流量模型
Qingdian Zhang1, Mengyuan Jiang1, Congshan Zhuo2
1School of Aeronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, Shaanxi 710072, China.
一个新的平衡正规化的格子博尔兹曼 (WB-RLB) 模型通过减少虚速和提高稳定性来改善多相流模拟. 这种先进的模型为流体动力学中的静态和动态接口问题提供了准确的结果.
科学领域:
- 计算流体动力学 计算流体动力学
- 多相流量建模多相流量建模
- 数字方法 数字方法.
背景情况:
- 标准格子博尔兹曼方程 (LBE) 对多相流的模拟存在虚假的接口速度和不一致的密度特性.
- 现有的方法需要改进,以准确捕捉复杂的两相流体现象.
研究的目的:
- 开发和验证一种新型的平衡正规化的格子博尔兹曼 (WB-RLB) 模型,具有第三阶段的赫尔米特扩展,用于增强的两相流模拟.
- 解决现有的LBE模型的局限性,特别是虚假速度和密度不一致.
主要方法:
- 将郭平衡分布函数和修改的力项纳入带梯形集成的LBE规范化.
- 理论分析和数值模拟比较WB-RLB与WB-LBE和SOMDS,使用静止滴滴,滴滴凝聚,相位分离和接触角度测试案例.
- 使用同位素中央方案 (ICS) 和二级混合差异方案 (SOMDS) 评估力量平衡的准确性.
主要成果:
- 与WB-LBE相比,WB-RLB模型,特别是第三阶扩展 (WB-RLB3) 的模型,显示出更高的准确性和稳定性.
- 通过静止滴滴模拟验证,SOMDS在力量平衡方面的准确性高于ICS.
- 所有测试的模型都准确地捕捉到平衡状态,即使在高密度比率 (1000:1);WB-RLB在动态情况下显示出更好的数值稳定性.
结论:
- 开发的WB-RLB模型为静态和动态双相接口问题提供了卓越的数值准确性和稳定性.
- 调整第三阶矩放松参数进一步提高了WB-RLB模型的性能.
- 虽然对接触角度准确,但良好平衡属性需要在三相连接处进一步验证.
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