A Numerical Model for Solitary Wave Breaking Based on the Phase-field Lattice Boltzmann Method
基于相场格子玻尔兹曼方法的孤立波破碎数值模拟研究
周嘉禾 张庆河 刘光威 张金凤 邢恩博
摘要：本研究基于相场格子Boltzmann方法对孤立波爬坡破碎问题进行了数值模拟。为精准捕捉界面，采用了一种质量守恒的相场格子Boltzmann方法，在中心矩空间进行碰撞迁移，可以准确模拟波浪破碎问题。通过对孤立波传播及变形的模拟验证了该方法的有效性，所得结果与理论解以及实验结果高度一致。分析了斜坡上的孤立波破碎，模拟结果与实验数据表现出良好的一致性。通过分析瞬时流动特性以及从深水到浅水的动能、势能和总能量的演化规律，揭示了孤立波破碎的宏观特征。由于相场模型有效地模拟了破碎特征和空气卷入，能够比带自由表面的单相格子Boltzmann方法更准确地描述波浪破碎时的能量耗散。
原文链接：https://doi.org/10.1063/5.0224015
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