Corrugated interfaces in multiphase core-annular flow
微流体装置可用于生产高度受控和单分散的双重或多重乳液。在中间相的射流内部存在内滴在射流中引入变形，这导致分裂成单分散双重乳液。然而，当中间相和外相之间的界面张力较低时，产生双重乳液的能力可能会受到损害，从而导致具有高毛细管数和韦伯数的流动。在这种情况下，流体之间的界面最初被内部液滴变形，但射流不会破碎成液滴。相反，射流变得高度波纹化，这防止了受控双重乳液的形成。我们表明，使用数值计算的波纹是由内部液滴扰动的接口和扰动，然后平流到复杂的形状的流动。
2012-04-23 physics.flu-dyn
Physics-Informed Neural Networks for Enhanced Interface Preservation in Lattice Boltzmann Multiphase Simulations
Independent Researcher（独立研究者）
本文提出耦合物理信息神经网络与格子玻尔兹曼方法的框架，通过液滴模拟验证，有效抑制界面扩散，保持界面锐度，提升多相模拟精度。
2025-04-18 cs.AI physics.flu-dyn
Further investigation of the spurious interface fragmentation in multiphase Smoothed Particle Hydrodynamics
本文介绍了在多相SPH假界面碎裂问题的进一步调查的结果。为了消除产生的不稳定性，许多作者介绍了人工界面校正程序。在本文中，我们表明，界面不稳定性是物理的，界面校正程序的引入可能会导致非物理的解决方案。我们还解释了参数$\varepsilon$和$h$之间令人困惑的关系。分析的基础上进行的稳定性分析和数值计算，使用SPH和流体体积（VOF）的方法。
2016-02-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
SAAMPLE: A Segregated Accuracy-driven Algorithm for Multiphase Pressure-Linked Equations
本文提出新算法SAAMPLE，将混合Level Set/Front Tracking方法扩展至非结构化网格，用于模拟表面张力驱动的多相流，并在OpenFOAM中实现，提升了LENT方法的鲁棒性。
2020-01-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A seven-equation diffused interface method for resolved multiphase flows
七方程模型是一个可压缩的多相配方，允许相位速度和压力不平衡。这些方程求解使用扩散界面法，模型解决多相流。提出了新的扩展，包括表面张力，粘度，多物种，和反应的影响。七方程模型中允许的压力不平衡提供了强冲击的数值稳定性，并允许任意和独立的状态方程。离散方程法（DEM）模拟通量。我们表明，即使僵硬的压力和速度松弛求解器已被使用，他们是不需要的DEM，因为非保守的通量准确建模。界面压缩格式控制了界面的数值扩散，并讨论了其对解的影响。通过算例验证了该方法的有效性和适用性。它们包括多相激波管，通过材料界面的冲击传播，表面张力驱动的振荡液滴，在粘性介质中的加速液滴，和冲击爆轰与变形液滴相互作用。仿真结果进行了比较，对精确的解决方案和实验时，可能的。
2022-04-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of incompressible multiphase electrohydrodynamic flow with single-phase transportation schemes
针对多相电流体动力学（EHD）问题中自由电荷的单相输运问题，提出了面识别和通量修正两种方案。许多EHD现象发生在空气和另一种液体之间，而由于空气的导电性差，自由电荷只能通过欧姆传导和对流在液相中传输。然而，在模拟过程中，由于界面电荷和自由电荷之间的异步传输，电荷可能会泄漏到介质空气中。为了避免这种非物理误差，设计了一种面识别方法，通过在界面处提供优越的物理特性分布来产生自由电荷的精确欧姆传导。随后提出了通量修正方法，对电荷密度平流通量进行修正，以防止离子穿过界面。这两种格式都是基于流体体积（VOF）模型，与具体的界面修正方法无关。所提出的方法的性能进行了仔细验证与几个测试用例。这些算法作为OpenFOAM扩展实现，并作为开源发布。
2022-07-17 physics.flu-dyn
An Edge-based Interface Tracking (EBIT) Method for Multiphase Flows with Phase Change
提出EBIT界面追踪方法，通过网格边缘标记点重建界面，无需存储连接关系，易于并行化，并引入颜色顶点和自动拓扑变化，在Basilisk上验证了七个标准案例，与VOF方法对比表现良好。
2024-07-17 physics.flu-dyn
An Edge-based Interface Tracking (EBIT) Method for Multiphase-flows Simulation with Surface Tension
提出EBIT界面追踪方法，无需存储标记连通性，便于并行，结合Navier-Stokes求解器，引入颜色顶点和自动拓扑变化，在Basilisk上通过七个标准测试验证，与VOF方法对比表现良好。
2024-07-16 physics.flu-dyn
A pressure-based diffuse interface method for low-Mach multiphase flows with mass transfer
本文提出了一种基于压力的四方程两相扩散界面模型的有效数值求解方法。所提出的方法有可能模拟低马赫流动与质量传递。与传统的保守四方程模型相比，所采用的方程组以体积分数、温度、速度和压力为主要变量。该模型包括粘度，表面张力，导热系数和重力的影响，并有能力将复杂的状态方程。此外，吉布斯自由能弛豫过程被用来模拟传质。所提出的方法的一个关键特征是使用高性能和可扩展的求解器来求解压力的亥姆霍兹方程，与类似的基于密度的方法相比，这大大降低了计算成本。我们证明了该方法的能力，通过扩展验证对一系列不同的测试用例，模拟具有大密度和粘度比的流量。最后，通过对三维泡核沸腾的模拟，证明了该方法在解决具有挑战性的相变流动方面的潜力。
2021-10-11 physics.flu-dyn
Cross-Field Interface-Aware Neural Operators for Multiphase Flow Simulation
School of Informatics, Xiamen University（厦门大学信息学院）
本文提出了一种接口感知神经算子，用于提升多相流模拟的精度与泛化能力，通过利用界面数据缓解频谱偏差和数据稀缺问题。
2025-12-03 cs.AI cs.LG physics.flu-dyn
Continuum Model for Nanoscale Multiphase Flows
我们提出了一个非局部的表面张力模型。该模型结合Landau-Lifshitz-纳维-斯托克斯方程描述了多相流的中尺度特征，包括静态（压力）张量和表面张力的曲率依赖性。非局部模型的形式得到的分子力的功能添加到动量守恒方程的积分。我们提出了一个分析的流体压力在流体-流体界面和数值光滑粒子流体动力学的解决方案，揭示了所提出的模型的介观特征的稳态解。
2018-05-21 physics.flu-dyn
Sharp-interface Simulations of Energetic Multiphase Flows with Large Density and Viscosity Ratios
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Maritime Research Institute Netherlands (MARIN)（荷兰海事研究所）；University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）
针对高密度比多相流模拟中数值鲁棒性不足的问题，提出同步动量通量域（SynDRoM）方法和基于有界运动粘度的粘度限制器，以消除速度振荡和界面附近数值不稳定性，并通过标量输运、界面剪切不稳定性及破碎波模拟验证了方法的有效性。
2026-10-05 physics.flu-dyn
Convolutional autoencoders for the reconstruction of three-dimensional interfacial multiphase flows
Department of Mechanical Engineering, Stanford University（斯坦福大学机械工程系）；Department of Engineering Mechanics, KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院工程力学系）
本文研究了卷积自编码器在三维界面多相流重建中的应用，发现适度扩散的界面表示在精度与结构保留间取得最佳平衡。
2025-12-26 cs.CE cs.LG physics.flu-dyn
A Three-dimensional Edge-Based Interface Tracking (EBIT) Method for Multiphase-flow Simulations
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS, Institut Jean Le Rond d’Alembert UMR 7190（法国国家科学研究中心，让·勒朗·达朗贝尔研究所 UMR 7190）；State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, School of Aerospace, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学航天学院，机械结构强度与振动国家重点实验室）；Università di Bologna（博洛尼亚大学）；Institut Universitaire de France（法兰西学术院）
提出一种三维边基界面追踪（EBIT）简化扩展方法，通过降维策略复用二维算法，耦合纳维-斯托克斯方程，在Basilisk中实现，经五个基准验证有效且弱可扩展性优异。
2026-09-18 physics.flu-dyn
Higher-order Tuning of Interface Physics in Multiphase Lattice Boltzmann
本研究提出利用Shan-Chen多相模型力模板自由度，通过格子压力张量调节高阶导数项系数，实现对表面张力和Tolman长度的精确控制，为相变流体动力学高保真建模提供新工具。
2025-05-29 cond-mat.stat-mech nlin.CG physics.flu-dyn
A diffuse-interface method for the containerless freezing of three-phase flows in complex geometries
提出统一扩散界面模型与格子玻尔兹曼方法，耦合流动、相场、焓相变、密度变化及润湿性，实现复杂几何中三相流无容器凝固的准确高效模拟。
2025-10-21 physics.flu-dyn
From Interface Dynamics to Darcy Scale Description of Multiphase Flow in Porous Media
本综述针对多孔介质多相流从孔隙尺度升尺度到达西尺度的长期难题，对比了受实验启发、依托近年孔隙尺度成像与建模进展提出的相关新概念。
2025-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wave-Appropriate Reconstruction of Compressible Multiphase and Multicomponent Flows: Fully Conservative and Semi-Conservative Eigenstructures
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出适用于压缩多相和多组分流的完全保守和半保守特征结构，通过重构原始或特征变量以准确表示界面，避免非物理压力振荡，同时揭示剪切波与热力学和界面场的解耦特性。
2026-09-07 physics.flu-dyn
Nucleate Boiling Simulation using Interface Tracking Method
三维多相计算流体动力学（M-CFD）模型和物理信息数据驱动建模的开发和验证需要高质量和高分辨率的数据。考虑到在原型条件下获得相应的实验数据的困难，基于界面跟踪方法（ITM）的模型的两相沸腾模拟可以用于以一致且相对经济的方式生成高分辨率的数值数据。在一个基于ITM的多相流求解器PHASTA中开发了一个沸腾模型来研究核态沸腾现象。用该模型研究了在相邻形核位置形成的气泡之间的相互作用。本文对多形核点池沸腾进行了数值模拟，研究了形核点间距、相邻气泡尺寸和接触角效应对多形核点池沸腾的影响。该沸腾模型可以在三维非结构化计算网格上进行沸腾模拟。这些模拟结果提高了我们对核态沸腾现象的物理机制的理解，并为M-CFD验证和先进沸腾模型开发提供了高分辨率的数值数据。
2020-08-28 physics.flu-dyn
Neptuna: A Comprehensive Machine Learning Framework for Benchmarking Complex Multiphase Flows
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
针对冲击驱动的可压缩多相流基准测试难题，介绍含2.4TB数据集的Neptuna框架，评估多种替代模型家族，研究复合损失与自适应损失平衡，结果显示无单一模型最优，复合损失及SoftAdapt策略有显著改进。
2026-10-20 cs.AI physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of compressible interfacial multiphase flows using a mass-momentum-energy consistent volume-of-fluid method
本研究开发了一种质量-动量-能量一致的VOF方法，用于可压缩界面多相流的直接数值模拟，该方法能精确解析激波与界面，并验证了其捕捉粘性和毛细效应的能力。
2023-11-14 physics.flu-dyn
Solving the Discretised Multiphase Flow Equations with Interface Capturing on Structured Grids Using Machine Learning Libraries
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Aberdeen（阿伯丁大学）
本文提出NN4PDEs方法，将多相流离散化表示为权重由数值方法确定的神经网络，基于U-Net架构实现多重网格求解器，首次用未训练卷积神经网络求解多相流有限元离散化问题，代码可跨硬件运行。
2024-03-03 cs.LG physics.flu-dyn
A hybrid particle volume-of-fluid method for curvature estimation in multiphase flows
本文提出了一种用于多相流流体体积模拟中界面曲率估计的粒子方法。该方法是非常适合于解决接口，它被证明是更准确的比抛物线拟合，在这种情况下。曲率是从被约束到圆弧并被吸引到界面的粒子的平衡位置计算的。建议的粒子方法相结合的高度函数的方法在更高的分辨率，它被证明优于目前的高度函数和抛物线拟合的组合。该算法在概念上是简单和直接的实现新的和现有的软件框架多相流模拟，从而提高了他们的能力，在具有挑战性的流动问题。我们评估了一些二维和三维的基准流问题上提出的混合方法，并说明其模拟涉及气泡聚结和湍流多相流的流动的能力。
2020-01-22 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Optimization-based Level-Set Re-initialization: A Robust Interface Preserving Approach in Multiphase Problems
本文针对多相流模拟中水平集距离函数正则性难以保持的问题，提出一种结合单元分裂的两步椭圆型重新初始化方法，在严格保持零水平集位置的同时提高效率并降低对界面盲区处理的依赖。
2023-09-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A variational front-tracking method for multiphase flow with triple junctions
Fakultät für Mathematik, Universität Regensburg（雷根斯堡大学数学学院）；Dipartimento di Mathematica, Università di Trento（特伦托大学数学系）；School of Mathematical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学数学科学学院）
本文提出了一种变分前向追踪方法，用于多相流中具有三 junctions 的尖锐界面模型，通过参数化和欧拉形式化结合，实现精确体积保持和无条件稳定性。
2024-12-20 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Local volume-conserving lattice Boltzmann model for incompressible multiphase flows
针对经典Cahn-Hilliard方程两相体积不守恒问题，本文结合轮廓校正与level-set方法提出修正方程，并构建精确界面捕捉LB模型，数值实验验证其局部体积守恒与小液滴界面表征优势。
2025-05-16 physics.flu-dyn
A Robust Lattice Boltzmann Method for Interface-Bound Transport of a Passive Scalar: Application to Surfactant-Laden Multiphase Flows
本文提出一种鲁棒中心矩格子玻尔兹曼方法，结合Jain-Mani变量变换求解界面约束标量输运方程，并与CACE及两流体流动求解器耦合，成功模拟了含表面活性剂液滴在剪切流中的变形与破碎。
2025-04-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Grid-agnostic volume of fluid approach with interface sharpening and surface tension for compressible multiphase flows
The State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）
本文提出了一种与网格无关的体积分数方法，结合界面锐化和表面张力，用于模拟可压缩多相流，验证了其在界面收敛和液滴破裂方面的有效性。
2026-03-04 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Haemodynamic analysis using multiphase flow dynamics in tubular lesions
背景和目的：红细胞动力学在某些心血管疾病中的作用受到重视，因此需要进行深入研究。血流的多相模型允许在复杂的血管几何域内局部变化的红细胞密度的分辨率，以及这种建立的血液动力学后果。研究方法：一种新的计算流体动力学求解器，用于模拟多相流，用于建模血流使用水平集的尖锐的接口表示。单相模拟和降阶模型用于压力比较。新的求解器用于数值研究AHA B型病变。研究了红细胞压积和冠状动脉狭窄程度对冠状动脉血流动力学的影响。结果：与单相流模拟的比较表明，考虑红细胞聚集时的压力差异。与单相模拟相比，对于相同的狭窄严重度，多相模拟提供的压降略低。二次流动模式和两相之间的相互作用导致红细胞在微循环结束时聚集，这显著改变了肾小管病变中的红细胞分布、剪切应力和速度。结论：压降和平均速度在多相模型中均未发生强烈变化，但颗粒堆积发生了显著变化，这仅由多相方法揭示。
2021-10-05 physics.flu-dyn
Assessment of diffuse-interface methods for compressible multiphase fluid flows and elastic-plastic deformation in solids
本文介绍了三种用于模拟不可混溶、可压缩多相流体流动和固体中的弹塑性形变的扩散界面方法。第一种方法是Cook（2007）、Subramaniam等人的局部人工扩散率方法，（2018），以及Adler和Lele（2019），其中将人工扩散项添加到守恒方程中。第二种方法是基于Shukla等人的准保守方法的梯度形式方法，（2010）和Tiwari等人，（2013），其中扩散和锐化项（一起称为正则化项）被添加到守恒方程中。第三种方法是基于Jain等人的完全保守方法的发散形式方法，（2020），其中正则化项被添加到守恒方程。这项工作的主要目标是比较这三种方法在他们的能力，以保持：恒定的界面厚度;的守恒属性;和准确的界面形状的长时间集成。这项工作的第二个目标是不断扩展这些方法来模拟固体材料之间的强度接口。为了评估和比较这些方法，它们被用来模拟各种各样的问题，包括（1）空气中气泡的平流，（2）冲击波与空气中氦气泡的相互作用，（3）冲击波相互作用和水中气泡的破裂，以及（4）铜-铝界面的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性。目前的工作重点是比较这些方法在相对粗糙的网格分辨率的限制，这说明了这些方法的真实性能。这是因为在工程感兴趣的大规模模拟中，使用数百个网格点来解析单个气泡或液滴是不切实际的。
2021-09-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dissipative Particle Dynamics and other particle methods for multiphase fluid flow in fractured and porous media
针对裂隙与多孔介质多相流问题，介绍分子动力学、耗散粒子动力学、光滑粒子流体动力学三种粒子方法，重点说明介观耗散粒子动力学的适用场景与粒子方法的固有优势。
2024-06-23 physics.flu-dyn
Fluctuation-induced dynamics of multiphase liquid jets with ultra-low interfacial tension
在微米尺度下控制流体动力学对于乳液科学和材料设计是必不可少的，这在日常生活中无处不在，并且在工业应用中经常遇到。大多数多相流的研究集中在具有相当大的界面张力的油-水体系。微流体技术的发展使得对具有更复杂动力学的多相流的研究成为可能。在这里，我们表明，在一个共同流动的连续相与超低界面张力包围射流的界面的演变提出了新的机会，控制流动形态。谐波扰动的分散相的引入导致形成具有独特形状的界面。周期性结构可以通过控制流体流速和输入扰动来调节;这表明了在超低界面张力下惯性效应在流动控制中的重要性。我们的工作为超低界面张力下的微流体流动及其潜在应用提供了新的见解。
2013-10-05 physics.class-ph physics.flu-dyn
Jet Size Prediction in Compound Multiphase Bubble Bursting
针对吸附污染物对气泡破裂射流动力学影响尚不明确的问题，研究了复合污染物层对射流半径的影响，建立线性化波阻尼模型并提出修正Ohnesorge数，为气溶胶粒径预测和气载污染物传输建模提供参考。
2025-01-17 physics.flu-dyn
Adaptive resolution for multiphase smoothed particle hydrodynamics
光滑粒子流体动力学（SPH）方法近年来被越来越多地用于研究流体问题，但如果需要高分辨率，其计算成本可能很高。本文提出了一种基于SPH的多相流模拟自适应分辨率方法。数值SPH粒子根据需要被细化或粗化，这取决于到界面的距离。在开发标准时，为每个粒子定义参考粒子间距，并且它随界面的位置动态变化。可变平滑长度与自适应分辨率一起使用。进一步提出了一种改进的变光滑长度计算算法，以减小数值误差。提出的自适应分辨率方法进行了验证的五个例子，涉及液滴的干或湿表面上的冲击，水进入的圆柱和溃坝流，与环境气体的考虑。在模拟中使用不同的分辨率水平。数值验证表明，本文提出的自适应分辨率方法能够以较低的计算代价准确地捕捉气液界面的动力学行为。本自适应方法可以结合到其他基于SPH的方法进行有效的流体动力学模拟。
2019-01-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A conservative Godunov-type mesh-free hydrodynamics scheme for weakly compressible multiphase flows
Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学）；Munich Institute of Integrated Materials, Energy and Process Engineering (MEP), Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学集成材料、能源和工艺工程研究所）
提出一种保守型Godunov类无网格格式，通过二阶重构、HLLC求解器及界面切向松弛机制，实现弱可压缩多相流的高精度模拟，并在多个基准测试中验证了其有效性。
2026-09-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Robust All-Mach Six-Equation Diffuse-Interface Method for Multiphase Flows with Surface Tension
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
提出一种稳健的全马赫数六方程扩散界面方法，结合HLLC求解器和低马赫数修正，准确模拟含表面张力的可压缩多相流，显著降低数值耗散并保持稳定性。
2026-09-11 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Learning Pore-scale Multiphase Flow from 4D Velocimetry
Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London（帝国理工学院伦敦地球科学与工程系）；Department of Geology, Ghent University（根特大学地质系）；Department of Energy Science and Engineering, Stanford University（斯坦福大学能源科学与工程系）；Department of Computer Science, Yale University（耶鲁大学计算机科学系）；NVIDIA
本文提出一种多模态学习框架，通过4D微速度测距数据直接推断多相孔隙流，结合图网络模拟和3D U-Net，实现快速预测，为地下碳和氢存储提供高效工具。
2026-03-12 cs.LG physics.flu-dyn
Assessment of a Multiphase Formulation of One-Dimensional Turbulence using Direct Numerical Simulation of a Decaying Turbulent Interfacial Flow
本研究利用一维湍流（ODT）模型研究湍流与表面张力的相互作用，通过与直接数值模拟（DNS）对比验证模型可靠性，并拓展参数范围揭示了柯尔莫哥洛夫临界尺度的普适涨落规律。
2024-04-13 physics.flu-dyn
Coupled Level-Set Lattice Boltzmann Method on Adaptive Cartesian Grids
Jülich Aachen Research Center for Simulation and Data Science, RWTH Aachen University and Forschungszentrum Jülich（于利希-亚琛模拟与数据科学研究中心，亚琛工业大学和于利希研究中心）
本文提出一种耦合水平集格子玻尔兹曼方法，用于在自适应笛卡尔网格上模拟液-气多相流，以提高界面跟踪的准确性和效率。
2026-01-09 physics.flu-dyn
A smoothed particle hydrodynamics method for evaporating multiphase flows
光滑粒子流体动力学（SPH）方法在流体流动模拟中的应用日益广泛，但其模拟蒸发流动的能力有待提高。本文提出了一种求解蒸发多相流的SPH方法。本文提出的SPH方法可以模拟气液界面的传热传质过程。基于SPH理论重新建立了质量、动量和能量守恒方程，并将其应用于气、液相的流动和传热。采用气相组分的连续性方程模拟气相中蒸汽的质量分数。界面处的蒸气质量分数由Clausius-Clapeyron关联式预测。提出了一种新的蒸发速率来预测界面处液相向气相的传质。由于液-气界面上的传质，SPH颗粒的质量可以改变。为了避免同一相的SPH粒子之间存在较大的质量差，提出了新的粒子分裂和合并技术。该方法通过模拟三个问题进行了测试，包括Stefan问题，静态液滴的蒸发，以及液滴在热表面上的蒸发。对于Stefan问题，SPH方法计算的界面蒸发速率与解析解吻合较好。对于液滴蒸发，SPH的结果与文献中水平集方法预测的结果进行了比较。在液滴冲击热表面的情况下，液滴的形状，温度和蒸汽质量分数的演变进行了预测。
2017-07-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
FluTAS: A GPU-accelerated finite difference code for multiphase flows
我们提出了流体传输加速求解器，Flutas，一个可扩展的GPU代码的多相流与热效应。该代码解决了不可压缩的纳维-斯托克斯方程的双流体系统，与直接基于FFT的泊松求解器的压力方程。两种流体之间的界面用流体体积（VoF）方法表示，该方法具有质量守恒性，并且由于其处理拓扑变化的能力而非常适合复杂流动。通过Boussinesq近似，能量方程显式求解并与动量方程耦合。该代码以模块化的方式设计，因此可以独立使用不同的数值方法，可以修改现有的例程，并可以以直接和可持续的方式包含新的例程。Flutas是用现代Fortran编写的，在仅CPU版本中使用混合MPI/OpenMP进行并行化，并在GPU实现中使用OpenACC指令进行加速。我们提出了不同的基准来验证代码，并在湍流多相流的基本利益的两个大规模模拟：在HIT和两层Rayleigh-Bénard对流的等温乳液。FluTAS通过MIT许可证发布，由几位科学家共同努力，旨在成为研究复杂多相流的灵活工具。
2022-04-19 physics.flu-dyn
An energy-preserving level set method for multiphase flows
多相流的计算呈现了电势（即，表面）和动能。使用传统的接口捕获方案无法控制这种动态平衡。在著名的保序和模仿计划，其物理兼容的离散化依赖于保持基本的数学结构的空间的精神，我们确定相应的结构，并提出了一个新的曲率离散化策略。新方案确保了机械能的守恒（即，表面加动力学）直至时间积分。无粘数值模拟表明这种方法的鲁棒性。
2019-08-29 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann model with self-tuning equation of state for multiphase flows
发展了一种新的多相流格子玻尔兹曼（LB）模型，该模型符合动力学理论的热力学基础。通过在离散水平上直接设计LB方程的碰撞项，实现了自调整状态方程，可以解释为短程分子相互作用的引入。引入一种成对相互作用力来模拟长程分子相互作用，这是负责界面动力学。导出的压力张量与热力学理论自然一致，表面张力和界面厚度可以独立地规定。
2018-09-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Adaptive near-contact repulsion in conservative Allen-Cahn phase-field lattice Boltzmann multiphase model
Roma Tre University（罗马第三大学）；Pontifícia Universidade Católica do Paraná（巴拉那天主教大学）；Istituto per le Applicazioni del Calcolo, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；Center for Life Nano- & Neuro-Science, Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学基金会生命纳米与神经科学中心）；PoreLab, Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学物理系孔隙实验室）
本文提出一种自适应近接触排斥方法，用于解决多相流扩散界面模拟中的薄液膜动力学问题，通过局部排斥流实现抑制虚假合并，保持计算效率和并行计算能力。
2026-08-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A fully Eulerian solver for the simulation of multiphase flows with solid bodies: application to surface gravity waves
本文提出了一种用于多相流研究的全欧拉解算器，用于模拟表面重力波在潜体上的传播。本文采用流体体积法求解不可压纳维-斯托克斯方程，用浸没体法求解固体，用强耦合迭代法求解流固耦合。通过泊松方程的解来强制流体的不可压缩性，由于液相界面上的密度跳跃，泊松方程必须采用Dodd & Ferrante的分裂程序[12]。求解器通过与经典的流体-结构相互作用的测试用例进行比较来验证，如压力驱动通道中的颗粒迁移，多相流，圆柱体的水出口，并且所有测试都具有良好的一致性。此外，我们显示的情况下，表面重力波传播的求解器的应用程序，并验证了求解器可以重现波和钟摆之间的能量交换。最后，考虑了水下球体诱导波浪的三维溢出破碎问题。
2020-06-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Modeling Droplets with Slippery Interfaces
本文提出一种基于混合Navier-Stokes投影法和Immersed Interface Method的数值模型，用于研究二维和三维多相流体系统中的界面滑移现象，与实验和计算结果高度吻合，并揭示了滑移对多种流体系统的影响。
2022-06-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An efficient three-dimensional multiple-relaxation-time lattice Boltzmann model for multiphase flows
本文提出了一种适用于多相流模拟的具有多重弛豫时间碰撞算子的三维格子Boltzmann模型。这个模型是我们以前的二维模型（H。梁湾，澳-地C.施，Z. L. Guo和Z. H. Chai，Phys. Rev. E. 89，053320（2014））到三维，使用用于Chan-Hilliard方程（CHE）的D3 Q7（三维中的七个离散速度）晶格和用于纳维-斯托克斯方程（NSE）的D3 Q15晶格。由于采用了较小的网格速度数，在模拟真实三维流动时，计算效率得到了显著提高，同时通过chapman-Enskog过程，该模型能够正确地恢复到CHE和NSE。通过两个基准界面跟踪问题，将本文提出的MRT模型与单弛豫时间模型和三维LB模型进行了比较，数值结果表明，本文提出的MRT模型在界面捕捉的精度和稳定性方面都有了显著的提高.所开发的模型也能够处理具有非常低的粘度的多相流体，由于使用的MRT碰撞模型，这是通过模拟在不同的雷诺数的经典瑞利-泰勒不稳定性证明。在这项工作中考虑的最大雷诺数达到$4000$，这是大于那些几乎以前的模拟。研究发现，在高雷诺数下，不稳定性导致界面结构更加复杂。
2015-07-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Wave or Physics-Appropriate Multidimensional Upwinding Approach for Compressible Multiphase Flows
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出一种多维算法，利用特征空间中欧拉方程的波结构和物理空间中变量的物理性质，通过不同重建方案增强准确性并减少数值伪影。
2025-01-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Synchrotron X-Ray Multi-Projection Imaging (XMPI) for High-Resolution 4D Characterization of Multiphase Flows
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Lund University（隆德大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；MAX IV Laboratory（MAX IV实验室）；Ferrara University（费拉拉大学）
XMPI通过同步辐射X射线多投影技术实现多相流的高分辨率4D表征，无需样品旋转，可追踪微粒动态，推动计算流体动力学模型验证及生物医学应用。
2026-02-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Improved third-order scheme in pseudopotential lattice Boltzmann model for multiphase flows
Central South University（中南大学）；Yangtze University（长江大学）
本文提出改进的三阶方案以抑制相界面处的虚假速度振荡，通过分析两相泊肃叶流的离散层面，验证了该方案在不同界面情况下的有效性，展示了其在减少拖曳力高估和获得可靠结果中的重要性。
2026-04-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Isotropy and spurious currents in pseudo-potential multiphase lattice Boltzmann models
伪势格子玻尔兹曼（LB）模型的多相流模拟中观察到的寄生电流通常被理解为缺乏各向同性的模型生成的相位之间的相互作用力的结果。已经提出了补救措施，以利用更大的支架来计算具有更高阶各向同性的相互作用力。在这篇简短的文章中，我们指出了当前理解的不完整性，并提出了一种新的一致性实现，以更有效地抑制杂散电流。我们还从理论上证明，某些低级别的寄生电流不能通过增加各向同性消除，如果局部流体静力平衡内的扩散界面没有建立在LB模型。
2019-06-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Diffuse-Interface Blended Method for Imposing Physical Boundaries in Two-Fluid Flows
本文提出一种扩散界面混合方法，通过混合双流体与不可变形固体的守恒方程在结构化网格上施加物理边界，并验证其在小界面宽度下可达到贴体网格3%以内的精度。
2023-04-20 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Extension of the consistent $δ^{+}$-SPH model for multiphase flows considering the compressibility of different phases
本文扩展一致 $δ^{+}$-SPH 至多相流，通过界面粒子位移修正、水声阻尼与空气物理声速处理，提升强冲击及相变压缩问题的压力模拟精度。
2025-05-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Twente Mass and Heat Transfer Water Tunnel: Temperature controlled turbulent multiphase channel flow with heat and mass transfer
设计并建造了一个具有整体温度控制和气泡及局部热质注入可能性的新型垂直水洞。新设备提供了准确研究湍流多相流（气体体积分数高达$8\%$）中的传热和传质的可能性，在室温下的水的情况下，具有从$1.5 \times 10^4$到$3 \times 10^5$的数值范围。隧道由高级不锈钢制成，允许使用超过15 $\%$质量分数的盐溶液。隧道的容积为300升。隧道有三个高度为$1$ m但横截面不同的可互换测量段（$0.3 \times 0.04 m^2$、$0.3 \times 0.06 m^2$、$0.3 \times 0.08 m^2$）。玻璃垂直测量部分允许对流动进行光学访问，从而实现诸如激光多普勒测速、粒子图像测速、粒子跟踪测速和激光诱导荧光成像等技术。本地传感器可以从顶部引入，并且可以使用内置的横移系统进行横移，从而实现例如本地温度、热线或本地相位测量。结合速度同步测量，可以定量、精确地研究单相和两相湍流中的局部热流密度。
2019-02-15 physics.flu-dyn
