不同界面计算方法对液滴在电场作用下变形数值模拟精度的影响

来源：计算力学学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：刘强,吴健

单位：哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院 空天热物理工业和信息化部重点实验室, 哈尔滨 150001,哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院 空天热物理工业和信息化部重点实验室, 哈尔滨 150001

摘要：液滴在电场作用下的变形是电流体动力学的基础课题之一,表面张力的计算精度对液滴变形量的模拟结果有重要影响。本文以开源计算流体动力学平台OpenFOAM的VOF模型为框架,研究了MULES和isoAdvector两类界面更新算法与相分数梯度和RDF函数两类曲率算法对电场作用下液滴变形模拟精度的影响。研究表明,isoAdvector算法相比MULES算法对网格密度的要求更低,但其耦合相分数梯度算法计算表面张力的误差较高。isoAdvector算法耦合RDF函数算法计算误差较低,并且在使用轴对称网格时,只有该算法能够同时处理液滴平行于电场和垂直于电场方向的变形,得到的数值结果与解析解吻合较好。

关键词：电流体动力学,VOF模型,液滴变形,表面张力算法,OpenFOAM,

基金资助：国家自然科学基金(11802079);国家重点研发项目(2020YFC2201000).