For capillary driven flow the interface curvature is essential in the modelling of surface tension via the imposition of the Young--Laplace jump condition. We show that traditional geometric volume of fluid (VOF) methods, that are based on a piecewise linear approximation of the interface, do not lead to an interface curvature which is convergent under mesh refinement in time-dependent problems. Instead, we propose to use a piecewise parabolic approximation of the interface, resulting in a class of piecewise parabolic interface calculation (PPIC) methods. In particular, we introduce the parabolic LVIRA and MOF methods, PLVIRA and PMOF, respectively. We show that a Lagrangian remapping method is sufficiently accurate for the advection of such a parabolic interface. It is numerically demonstrated that the newly proposed PPIC methods result in an increase of reconstruction accuracy by one order, convergence of the interface curvature in time-dependent advection problems and Weber number independent convergence of a droplet translation problem, where the advection method is coupled to a two-phase Navier--Stokes solver. The PLVIRA method is applied to the simulation of a 2D rising bubble, which shows good agreement to a reference solution.


翻译:对于毛细线性流来说,界面曲线对于通过强制实施“Young-Laplace 跳跃”条件来模拟表面紧张状态至关重要。 我们显示传统的液体(VOF)方法的几何体积(VOF)基于界面的片度线性近近近,不会导致在时间依赖问题的网状改进下聚集的界面曲线。 相反,我们提议使用一个界面的片断抛物线近影,从而产生一组片断式的抛物线界面计算(PPPIC)方法。特别是,我们分别采用了抛物线LVIRA和MOF方法(PLVIRA)和POF。我们显示,一种拉格朗加线性再映射方法对于这种抛物相界面的平面性来说足够准确。我们从数字上表明,新提议的PPPIC方法通过一个顺序使重建的准确度提高,使界面在时间依赖的对流体压问题中相趋近,而Weber数值则独立趋同于两个阶段的Navier-Stoke-Stoke 解算法的参考。

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