Modélisation améliorée de l'écoulement binaire par méthode de Boltzmann sur réseau basée sur l'équation conservatrice d'Allen-Cahn

La tâche principale et clé de la modélisation de l'écoulement de fluides binaires est de suivre l'interface avec une bonne précision, ce qui est généralement un défi en raison de la limite de l'interface nette et de la dispersion numérique. Cet article se concentre sur le développement supplémentaire de l'équation conservatrice d'Allen-Cahn (ACE) Geier et al., Phys. Rev. E 91, 063309 (2015)10.1103/PhysRevE.91.063309 dans le cadre de la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM), avec incorporation des équations hydrodynamiques incompressibles Liang et al., Phys. Rev. E 89, 053320 (2014)10.1103/PhysRevE.89.053320. En utilisant une fonction de distribution d'équilibre modifiée et un terme source supplémentaire, ce modèle est capable de récupérer correctement l'ACE conservatrice à travers l'analyse de Chapman-Enskog. Nous simulons également quatre cas de référence de suivi de phase, dont un cas tridimensionnel ; tous montrent une bonne précision ainsi qu'une faible dispersion numérique. En couplant les équations hydrodynamiques incompressibles, nous simulons également un écoulement de Poiseuille en couches et l'instabilité de Rayleigh-Taylor, illustrant des performances satisfaisantes dans le traitement de problèmes d'écoulement complexes, par exemple, des ratios de viscosité élevés, des ratios de densité élevés et des situations à nombre de Reynolds élevé. Le présent travail fournit une solution fiable et efficace pour la modélisation de l'écoulement binaire.