带有障碍物溃坝流动问题的有限元数值模拟研究

来源：计算力学学报杂志2022年第4期北京时间：

作者：高普阳,杨扬

单位：长安大学 理学院, 西安 710064,西北工业大学 航空学院, 西安 710072

摘要：针对下游带有障碍物的溃坝流动问题,本文基于两相流动模型,在有限元算法框架下对其进行数值模拟研究。依据水平集(Level Set)方法追踪运动界面,并引入了一个简单的修正技术,保证较好的质量守恒性。为了精确表示运动界面,采用稳定和有效的间断有限元方法求解双曲型Level Set及其重新初始化方程。对于两相统一Navier-Stokes方程,首先利用分裂格式对其解耦,然后通过SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin)方法进行数值求解。模拟研究了下游带有障碍物的牛顿流体溃坝流动问题,得到的数值结果与文献已有模拟结果及实验结果均吻合较好。此外,还考虑了幂律型非牛顿流体,并分析了不同特性非牛顿流体对于溃坝流动过程和界面形态等的影响。

关键词：溃坝流动,有限元,水平集方法,非牛顿流体,

基金资助：国家自然科学基金(11901051;11971075);陕西省自然科学基础研究计划青年项目(2020JQ-338;2019JQ-625);长安大学中央高校基本科研业务费(300102120302;300102122107);陕西省科学技术协会青年人才托举计划(20220504)资助项目.