多孔介质流动可接受的边界条件是什么?

计算科学 pde 流体动力学 边界条件
2021-11-26 19:42:50

我正在尝试模拟通过多孔泡沫的流体流动。我想在部分边界上设置无滑移边界条件,在入口和出口设置自由流动条件。现在我正在使用达西-布林克曼方程:

μΔu+Ku+p=0

u=0

在哪里K是渗透率张量。从数学上讲,我在这里的边界条件是有道理的,但是 Whitaker ( http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF01036523 ) 使用长度尺度参数说达西-布林克曼方程不能用于强加无滑动边界状况。然而,在文学作品中,这仍然是一种常见的技术。是否有理由按照我的意愿使用达西-布林克曼方程?理想情况下,我想要一个数学证明,但这显然与惠特克直接矛盾,所以实验证明是可以接受的。

如果没有理由,我可以使用常规的达西流以某种方式重新表述我的问题吗?

1个回答

速度uH1,因此允许将速度的全部或部分分量作为边界条件。这包括无滑移或切向流边界条件。

然而,从物理的角度来看,这只有在斯托克斯与布林克曼项的比率足够大时才有意义,即,特别是如果μ|K|L21在哪里L是一个长度尺度,它补偿了 Stokes 项有两个导数,而 Brinkman 项没有。另一方面,如果μ|K|L21,则多孔介质方面支配斯托克斯流方面,解退化为仅是一个稍微正则化的函数Hdiv混合拉普拉斯的溶液所在的地方。在这种情况下,您不能再在边界处施加速度的所有分量,而只能施加法向分量。