[发明专利]一种基于单层粒子水平集的两相流界面捕捉的计算方法

摘要

本发明公开了一种基于单层粒子水平集的两相流界面捕捉的计算方法，综合了拉格朗日粒子及Level Set方法的优点。首先在界面单元中布置粒子，并吸引到界面上，随后对流输运粒子及Level Set方法中的距离指示函数，并对距离指示函数进行重新初始化。在此基础上，利用拉格朗日粒子对界面进行修正。最后，每个时间步末尾判断是否需要新生成粒子以及是否需要删除多余的粒子，并执行相应的增加或删除粒子的操作。本发明提出的方法在保证质量守恒的同时能够提供准确的界面参数，能够有效、准确地解决界面分离、合并等现象的数值模拟问题。

主权项

1.一种基于单层粒子水平集的两相流界面捕捉的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将计算域划分为任意形式的有限元网格；步骤2，在所有的有限元网格中寻找界面单元，并在界面单元中随机生成粒子；步骤3，计算步骤2生成的粒子的距离指示函数值，并根据距离指示函数值将粒子吸引到的界面上；步骤4，求解Level Set方法中的对流方程以及重新初始化方程，得到当前时间步的距离指示函数的值，根据距离指示函数的值得到初步的两相流界面；步骤5，根据粒子所在网格的结点的流场速度插值得到粒子运动速度，根据粒子运动速度得到当前时间步粒子的位置坐标；步骤6，根据当前时间步粒子的位置坐标计算当前时间步粒子的距离指示函数值，并分配距离指示函数值对初步的两相流界面进行修正，得到修正后的界面；步骤7，判断修正后的界面是否需要生成新的或者删除多余的粒子，并执行相应的操作；步骤8，重复步骤4至步骤7，直至计算完所有时间步，得到最终的两相流界面。