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亚网格内两相流动界面位置的精确定位算法

发布时间:2018-12-08 08:50
【摘要】:针对流体体积(VOF)法处理两相流动界面张力的虚拟流体方法无法准确确定亚网格内界面位置点的问题,提出了一种高精度的界面位置定位算法。该方法根据界面两侧单元界面曲度在亚网格内构建变曲度弧线,实现了两相界面的高精度近似,完成了网格单元中心连线和界面交点位置以及该位置的曲度的准确求取,成功地考虑了界面曲度对亚网格内界面位置的影响,同时方法本身不受网格类型及空间维度的限制。针对毛细管上升、静态液滴、二维气泡上升以及三维气泡上升等物理过程进行了模拟,结果表明:界面曲度对亚网格界面位置可产生显著影响;亚网格内界面位置的准确捕捉以及该位置点界面曲度的准确求取可以显著改善VOF方法的预测精度,模拟结果显示最好可提高3.5倍。该方法可为复杂结构内高表面张力驱动流提供新的预测手段。
[Abstract]:In order to solve the problem that the virtual fluid method which deals with the interfacial tension of two-phase flow by volume (VOF) method can not accurately determine the interfacial position points in the subgrid, a high-precision algorithm for locating the interfacial position is proposed. According to the curvature of the interface between the two sides of the interface, the curved curve of the subgrid is constructed, the high precision approximation of the two-phase interface is realized, and the position of the center line of the grid cell and the intersection of the interface, as well as the curvature of the position, are obtained accurately. The influence of the interfacial curvature on the interface position in the subgrid is considered successfully, and the method itself is not limited by the mesh type and the spatial dimension. The physical processes of capillary rising, static droplet, two-dimensional bubble rising and three-dimensional bubble rising are simulated. The results show that the interfacial curvature has a significant effect on the sub-grid interface position. The accurate capture of the interface position in the subgrid and the accurate calculation of the curvature of the interface in the sub-grid can significantly improve the prediction accuracy of the VOF method, and the simulation results show that it is best to increase the accuracy by 3.5 times. This method can provide a new prediction method for high surface tension driving flow in complex structures.
【作者单位】: 中国石油大学(华东)石油工程学院;中国石化股份胜利油田分公司勘探开发研究院;西安交通大学人居环境与建筑工程学院;
【基金】:国家科技重大专项资助项目(2016ZX05011003-007) 国家自然科学基金资助项目(21306145)
【分类号】:O359

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