复杂两相流动的动态网格自适应连续表面力方法

作     者：罗双双 杨翊仁 孙建伟 陈浩 

作者机构：西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室 华北油田第四采油厂 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金(12172311) 

主　　题：两相流动 四叉树/八叉树数据结构 连续表面力方法 自适应网格 

摘      要：本文针对具有显著气液边界拓扑变化的两相流动问题，提出了一种基于树状数据结构的动态网格自适应方法，并将该方法应用于Continuum Surface Force（CSF）表面张力模型。在自适应网格框架下，本文构建了基于流场速度小波分析的离散误差网格加密准则，同时详细讨论了加密准则中考虑两相界面曲率的情况，扩展了四叉树/八叉树数据结构下两相流动的连续表面力方法，实现了二维、三维以及轴对称情况下网格的自适应加密。通过考虑表面张力的Laplace律，验证了本文介绍的方法在气液边界处计算表面张力的误差不超过3.5%。此外，在表面张力波数值算例中，利用自适应网格可实现高解析度的特性，本文方法准确预测了表面张力波振幅的演化过程，与正则模态解相比，均方根误差可小至10-5量级。最后，我们在数值仿真中复现了双元液滴正碰的物理过程，从而验证了本文所构建的自适应连续表面力模型在处理复杂气液界面流动问题时，能够准确描述两相流动问题中的复杂界面拓扑变化。