基于Shan-Chen模型的滑移流动问题

huangqiaogao

我做了一个二维 Poiseuille 流动，将压力梯度当成体积力处理，改变固体壁面和液体之间的作用强度试图获得滑移流动，但程序始终调试不成功。我的步骤大概是  （1）初始化--（2）计算流体宏观密度--（3）计算流体粒子的受力--（4）计算流体宏观速度--（5）计算平衡态分布函数--（6）碰撞--（7）边界处理：上下半步长反弹格式，左右周期性边界--（8）迁移。第2步至第8步循环，模拟中将体积力和流体粒子的受力均采用Shan-Chen模型处理，即修正平衡态速度来体现力。
请教大家，问题出在哪？

vfengchuiguo

High contact angles and large slip length were obtained with weak solid–
fluid attraction, and vise versa.

huangqiaogao

静态接触角我采用Shan-Chen模型已经能够获得，在上面的二维 Poiseuille 流动中，流体与固体壁面之间的作用强度就是我之前能够获得较大接触角的参数，但按照上面的步骤总是调试不成功，我都已经来来回回修改一个星期了。我还是怀疑我的计算步骤有问题，或是有什么特殊处理我没考虑，还请做过这方面研究的老师或同学帮忙看看。有必要的话我可以把程序发给你，程序是用C++编写的。

luo@odu.edu

Perhaps you could read the papers by the groups of Prof. Kraczyk and Prof. TH Lee.

multiphaseLBM

你是结果不对，还是程序不通？程序不通的话，建议你看看Lattice Boltzmann Modeling An Introduction for Geoscientists and Engineers

multiphaseLBM

Kraczyk and Prof. TH Lee.没有做过S-C模型吧。LEE T多相模型是为所不多的，可以做到密度比上千的。不过LOU Q和PROF. GUO ZL发现LEE T模型既不满足质量守恒，也不满足动量守恒，同时还不满足伽利略不变性。

luo@odu.edu

If you read the papers by Lee TH et al., you may find the reasons why they do what they do now. You may want think about using some other better approaches.

It is somewhat strange to me that certain models, even very crappy or screwy ones, have been hold as Holy Grail, especially in China. Just an observation.

multiphaseLBM

which model? BGK model or S-C model?

luo@odu.edu

We know for certain how bad LBGK model is. And, if one is interested in serious interface dynamics, SC model won't work either. You should try it before you believe whatever others' judgement.

multiphaseLBM

什么是serious interface dynamics？serious表示？

multiphaseLBM

LEE T模型是为所不多的能做密度比上千，LOU Q和GUO的工作说明LEE T模型基本没什么意义，就算他继续用模型做，理论上不对，也没有任何意义。
其他模型密度比一般都很低，S-C是另外一个密度比可以做到比较高的，假拟速度较大，但可以通过调节控制在一定的范围内。要实际应用，肯定LBM不行，机理研究还是可以的，优势也还是有的。觉得哪个多相模型可做？

[ 本帖最后由 multiphaseLBM 于 2013-8-12 00:30 编辑 ]

luo@odu.edu

Perhaps "quantitative" is a better word than "serious".

multiphaseLBM

对多相模型一个粗略概貌

1）：颜色模型（color model），不怎么熟悉，研究者不多。

2）：Swift的自由能模型(free-energy)，早期模型不满足伽利略不变性，后面一系列学者研究，通过加一些修正项得以满足，密度比在10左右，通常是个位数。

3）：相场模型(phase field)，这类模型研究者很多，很多子类模型，HE XIAOYI的，LEE T的，SHU CHANG 组的ZHENG的模型，其特点都是要采用一个C-H或类似C-H方程，来求解order parameter. 其中LEE T模型可以通过采用MIXED差分格式，以及一个特殊的演化迁移步骤，能够求解密度比1000的多相流，不过LOU Q和GUO ZL发现，这个模型不满足质量守恒，不满足动量守恒，不满足伽利略不变性。
Zheng模型（JCP），是一个二元模型，不能模拟真正的多相流。其能够模拟密度比上千的原因在于，将动量方程中的密度rho, 误解为平均密度n0。

4): 伪势模型(pseudopotential model，亦SHAN-CHEN模型)，LBM中最有特色的模型，其他多相模型，无论自由能模型，颜色模型，相场模型，到处都要用到梯度离散，一阶，二阶梯度，有的模型，甚至10多个梯度要离散。这还不如直接用有限差分来直接离散N-S方程，从而与传统算法VOF，LEVEL SET相比，没有非常独特的一面。
而伪势模型则不同，一个interaction force就解决了，非常简单。当然，缺点也不少。

定量对比的确应当是之后多相模型需要多注意的地方，只有在定量上有足够的准确和精度，才能够算一个合格的模型。看过一批LBM学者搞的free surface的模型，模拟尺度好像可以做得很大。

[ 本帖最后由 multiphaseLBM 于 2013-8-15 23:37 编辑 ]

luo@odu.edu

I am afraid that your description of SC model is not entirely accurate - it is a finite-difference model written in an obscure LBE fashion. The force is computed as a gradient of the "interaction" with a finite-difference approximation. What else can it be? The analysis of all those models has been done.

multiphaseLBM

我说的是“一个interaction force就解决了”，它的一个interaction force，解决了一堆应该要用梯度离散的项，而类似的项在其他多相LBM模型中，全部都是要用梯度算子来离散。我认为S-C模型特色之处就在于此，这一特色非常鲜明。

[ 本帖最后由 multiphaseLBM 于 2013-8-16 12:30 编辑 ]