剪切流作用下三维液滴变形的相场法数值模拟

摘要：

液滴动力学在工业和自然科学领域有着广泛的应用和科研价值,其中最为典型的代表便是剪切流作用下的液滴变形特性.针对剪切流作用下三维液滴变形的动力学特性,利用相场方法进行了数值模拟.为了准确地描述表面张力作用下的两相不可压缩流动,采用了改进的Navier-Stokes-Cahn-Hilliard方程组,表面张力项和浓度对流项被添加于方程中来实现Navier-Stokes方程与Cahn-Hilliard方程的耦合;在数值求解方面,Chorin的投影方法被用于求解Navier-Stokes方程,并且Eyre的非条件稳定方法被用于求解CahnHilliard方程.数值模拟结果表明小Weber数条件下液滴更快达到稳定形态并且会随流动产生回转运动,更大的Weber数使得液滴呈现持续拉长变形.相同Weber数条件下,较大的Reynolds数会使液滴产生明显回转运动趋势.此外,液滴的变形程度也受到计算域上下边界的位置和速度的影响,边界距离液滴越近或者边界速度越大,液滴的变形程度越大.

关键词：液滴变形、相场方法、投影法、非条件稳定方法

所属期刊栏目：37

分类号：O242.1(计算数学)

资助基金：国家建设高水平大学公派研究生项目201908260060

在线出版日期：2020-07-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：74-82