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LEVEL SET输运方程的求解方法及其对气-液两相流运动界面数值模拟的影响
Numerical Simulation of Interface Movement in Gas-Liquid Two-Phase Flows with Level Set Method

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李会雄 1   邓晟 2   赵建福 3   陈听宽 2   王飞 4  
文摘 用数值模拟方法来研究气-液两相流动与传热现象是当今多相流领域的一个热门课题.由于两相流固有的复杂性,气-液两相流界面迁移现象的数值模拟一直是两相流研究中的一大难点.本文介绍了捕捉气-液两相流相界面运动的水平集方法(Level Set)及其研究进展,介绍了求解Level Set输运方程的3种方法,即一般差分格式、Superbee-TVD格式和Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式.结合主流场的求解,分别用这3种方法对4种典型相界面在5种流场中的迁移特性进行了模拟计算,并对计算结果进行了比较和分析.结果表明,Runge-Kutta法-5阶WENO组合格式求解Level Set输运方程的效果最好,在以后的计算中将主要采用这种组合格式来进行气-液相界面输运方程的求解.
其他语种文摘 Numerical simulation of gas-liquid two-phase flow and heat transfer has been an attractive work for a quite long time, but still remains as a knotty difficulty due to the inherent complexities of the gas-liquid two-phase flow resulted from the existence of moving interfaces with topology changes. This pa-per reports the effort and the latest advances that have been made by the author and his colaborators, with special emphasis on the methods for computing solutions to the advection equation of the Level set function, which is utilized to capture the moving interfaces in gas-liquid two-phase flows. Three different schemes, i.e. the simple finite difference scheme, the Superbee-TVD scheme and the 5-order WENO scheme in combina-tion with the Runge-Kutta method are respectively applied to solve the advection equation of the Level Set. A numerical procedure based on the well-verified. SIMPLER method is employed to numerically calculate the momentum equations of the two-phase flow. The above-mentioned three schemes are employed to simulate the movement of four typical interfaces under 5 typical flowing conditions. Analysis of the numerical results shows that the 5-order WENO scheme and the Superbee-TVD scheme are much better than the simple finite difference scheme, and the 5-order WENO scheme is the best to compute solutions to the advection equation of the Level Set. The 5-order WENO scheme will be employed as die main scheme to get solutions to the advection equations of the Level Set when gas-liquid two-phase flows are numerically studied in the future.
来源 核动力工程 ,2005,26(3):242-248,267 【核心库】
关键词 运动界面 ; LevelSet方法 ; 气-液两相流 ; 5阶WENO格式 ; Superbee-TVD格式
地址

1. 西安交通大学, 动力工程多相流国家重点实验室;;国家微重力实验室, 陕西, 710049  

2. 西安交通大学, 动力工程多相流国家重点实验室, 陕西, 710049  

3. 中国科学院力学研究所, 国家微重力实验室, 北京, 100080  

4. 中国核动力研究设计院, 空泡物理和自然循环国家级重点实验室, 四川, 成都, 610041

语种 中文
ISSN 0258-0926
学科 力学
基金 中国科学院力学研究所国家微重力实验室开放基金 ;  中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环国家重点实验室基金 ;  国家自然科学基金
文献收藏号 CSCD:1967126

参考文献 共 10 共1页

1.  陈学俊. 气液两相流与传热基础,1995 CSCD被引 45    
2.  Lebaigue O. Review of Existing Methods for Direct Numerical Simulation of Liquid-Vapor Two-Phase Flows[C]. Proceedings of the 6th International Conference on Nuclear Engineering,1998 CSCD被引 2    
3.  Sethian J A. An Overview of Level Set Methods for Etching. IEEE Trans. SM,1997,10(1):167-184 CSCD被引 4    
4.  李会雄. Level Set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用. 工程热物理学报,2001,22(1):233-236 CSCD被引 6    
5.  邓晟. 气-液两相流的相界面追踪及数值模拟方法研究,2004 CSCD被引 2    
6.  Harten A. High Resolution Schemes for Hyperbolic Conservation Laws[J]. J Comput Phys,1983:49,357-393 CSCD被引 1    
7.  Jiang G. Efficient Implementation of Weighted ENO Schemes[J]. J Comput,1996,126:202-228 CSCD被引 1    
8.  刘儒勋. 数值模拟方法和运动界面追踪,2001 CSCD被引 70    
9.  Zaleska S T. Fully Multi-Dimensional Flux Corrected Transport Algorithms for Fluid Flow[J]. J. of Comput.Phys,1979,31(3):335-362 CSCD被引 2    
10.  Fedkiw R P. A Non-Oscillatory Eulerian Approach to Interfaces in Multimaterial Flows (the Ghost Fluid Method) [J]. J Comput Phys,1999,152(2):457-492 CSCD被引 133    
引证文献 5

1 郝静 基于Level Set法铸造充型过程气-液两相流数值模拟 特种铸造及有色合金,2008,28(10):751-753
CSCD被引 6

2 陈二云 Rayleigh-Taylor不稳定性的Runge-Kutta间断有限元模拟 高压物理学报,2008,22(3):269-274
CSCD被引 0 次

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