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SPLITTING SCHEMES FOR A NAVIER-STOKES-CAHN-HILLIARD MODEL FOR TWO FLUIDS WITH DIFFERENT DENSITIES

Journal of Computational Mathematics 2014年第6期32卷 643-664页

作者： Francisco Guillen-Gonzalez Giordano Tierra Departamento de Ecuaciones Diferenciales y Andlisis Numgrico and IMUS Universidad de Sevilla 41012 Seville Spain Department of Applied and Computational Mathematics and Statistics University of Notre Dame Notre Dame IN 46556 USA

In this work, we focus on designing efficient numerical schemes to approximate a ther- modynamically consistent Navier-Stokes/Cahn-Hilliard problem given in [3] modeling the mixture of two incompressible fluids with different densities. The model is based on a diffuse-interface phase-field approach that is able to describe topological transitions like droplet coalescense or droplet break-up in a natural way. We present a splitting scheme, decoupling computations of the Navier-Stokes part from the Cahn-Hilliard one, which is unconditionally energy-stable up to the choice of the potential approximation. Some nu- merical experiments are carried out to validate the correctness and the accuracy of the scheme, and to study the sensitivity of the scheme with respect to different physical pa- rameters.

关键词： Two-phase flow diffuse-interface phase-field Cahn-Hilliard Navier-Stokes,Energy stability Variable density Mixed finite element Splitting scheme.

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