基于动态松弛方法的自由界面捕捉改进算法

摘要

针对现有自由界面捕捉算法采用密度和流动异步求解导致的单元质量不守恒引发的数值发散问题，从理论上推导了主对角系数与单元质量不守恒的数值关系，构建了一种动态松弛求解策略。在质量不守恒的单元动态地更新松弛系数以保证动量方程对角占优，避免了求解发散；结合隐式高分辨率面心密度插值方法的选取，构造了改进的自由界面捕捉算法。通过经典的溃坝自由界面捕捉算例，验证了改进算法的性能。结果表明，动态松弛策略可以有效提高数值鲁棒性和计算效率，隐式高分辨率面心物性插值策略则可以有效降低数值耗散，且在大密度比和大库朗特数场景下性能改进效果更显著。

关键词

自由界面 / 流体体积法 / 松弛系数 / 高分辨率插值