基于树状数据结构的自适应连续表面应力(CSS)方法
作者单位：西南交通大学力学与航空航天学院
会议名称：《第十二届全国流体力学学术会议》
会议日期：2022年
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]
关 键 词：VOF 表面张力 网格自适应 四叉树/八叉树数据结构
摘 要：本文针对具有显著气液边界拓扑变化的流动问题,构建了基于四叉树/八叉树数据结构的网格自适应连续表面应力方法(Continuous Surface Stress)。在自适应网格框架下,详细讨论了气液边界处网格加密的准则以及四叉树/八叉树数据结构下连续表面应力方法的扩展,实现了二维、三维以及轴对称情况下网格的自适应加密。表面张力的Laplace律基准算例的结果表明本文方法在气液边界处表面张力计算的有效性和准确性。同时在静止液滴和移动液滴算例对比中发现,连续表面应力方法固有的寄生扰动问题对高动态流动影响较小。此外,借助于自适应网格的高分辨率特性,在二元液滴碰撞算例中,我们的方法很好地描述了碰撞过程中气液边界复杂的拓扑变化,同时捕捉到液滴中微小的流动结构。最后,仅凭单计算工作站,我们在数值仿真中复现了多液滴撞击液面产生次级液滴飞溅的物理过程(图1所示)。该算例验证了本文所构建的自适应连续表面应力方法在处理复杂气液边界流动问题时,能够准确描述相应气液边界拓扑结构并大幅提高计算效率。