基于PPM的界面壓縮方法研究

摘要：高精度多組分分段拋物線法(Piecewise Parabolic Method,PPM)在對可壓縮多相流問題進行模擬計算時,在不同組分交界面上存在界面擴散。為此,通過引入包含界面壓縮和密度修正的人工界面壓縮方法,抑制界面擴散現象。采用一個界面函數表示運動的物質界面,在多組分質量守恒方程和輸運方程中添加考慮人工壓縮和人工黏性的壓縮源項,并在偽時間內采用二階中心差分法和兩步Runge-Kutta方法進行離散求解,采用Strang型分裂格式實現了整體算法的時間二階精度。一維與二維數值模擬試驗表明,結合人工界面壓縮之后的PPM能有效抑制界面上數值擴散問題,在長時間的數值模擬中,人工界面壓縮能夠將擴散界面厚度維持在一定網格之內且保持界面形狀不改變,尤其對于涉及稀疏波的問題,如激波引起的水中氣泡坍塌,界面壓縮效果更為顯著。