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Simulating liquid-vapor phase separation under shear with lattice Boltzmann method

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2009年第9期52卷 1337-1344页

作者： WANG Ce XU AiGuo ZHANG GuangCai LI YingJun China University of Mining and Technology Beijing 100083China National Key Laboratory of Computational Physics Institute of Applied Physics and Computational MathematicsBeijing 100088China

We study liquid-vapor phase separation under shear via the shan-chen lattice Boltzmann model. Besides the rheological characteristics, we analyze the Kelvin-Helmholtz (K-H) instability resulting from the tangential velocity difference of the fluids on two sides of the interface. We discuss also the growth behavior of droplets. The domains being close to the walls are lamellar-ordered, where the hydrodynamic effects dominate. The patterns in the bulk of the system are nearly isotropic, where the domain growth results mainly from the diffusion mechanism. Both the interfacial tension and the K-H instability make the liquid-bands near the walls tend to rupture. When the shear rate increases, the inequivalence of evaporation in the upstream and coagulation in the downstream of the flow as well as the role of surface tension make the droplets elongate obliquely. Stronger convection makes easier the transferring of material particles so that droplets become larger.

关键词： lattice Boltzmann method the shan-chen model K-H instability phase separation

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