針對界面追蹤方法中拉格朗日方法和歐拉–拉格朗日方法計算效率低、不適用大變形、不能應(yīng)用于三維數(shù)值計算模型等問題,研究了一種效率高、界面清晰、適用于三維模型的計算氣液兩相界面遷移特性的歐拉運動界面追蹤方法,該方法將"米"狀相鄰單元Youngs方法用于運動界面重構(gòu),將Youngs-VOF和水平集通過幾何方法耦合,提高運動界面精度,克服了VOF和水平集方法存在的缺陷,避免了利用高階導(dǎo)數(shù)本身的穩(wěn)定性去求解水平集對流方程和距離函數(shù)方程."米"狀相鄰單元Youngs方法避免了數(shù)值耗散、數(shù)值色散性以及非線性效應(yīng)引起的捕捉界面模糊的情況. Youngs-VOF耦合水平集方法既保證了計算界面時的穩(wěn)定性,與拉格朗日方法相比又提高了計算效率.利用Youngs-VOF耦合水平集方法與VOF方法對單個氣泡在水中上升過程數(shù)值計算與實驗對比并對經(jīng)典剪切流場中圓形運動界面模型的數(shù)值計算,驗證了Youngs-VOF耦合水平集方法的有效性并比VOF方法捕捉界面更清晰、銳利;通過對潰壩–自由表面流動過程數(shù)值計算并與實驗進(jìn)行對比,驗證了Youngs-VOF耦合水平集方法的穩(wěn)定性以及對三維數(shù)值模型的適用性.

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【文章目錄】：
引言
1 算法
    1.1 Youngs-VOF
    1.2 水平集方法
    1.3 Youngs-VOF耦合水平集算法計算過程
2 數(shù)值驗證
    2.1 氣泡在水中自由上升
        2.1.1 物理模型及流體的基本假設(shè)
        2.1.2 表面張力
        2.1.3 體積分?jǐn)?shù)方程離散化
        2.1.4 梯度空間離散化
        2.1.5 結(jié)果分析
    2.2 剪切運動
    2.3 潰壩模擬
        2.3.1 物理模型及數(shù)值算法
        2.3.2 結(jié)果分析
3 結(jié)論



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