3月5日，SIAM Journal on Scientific Computing在線發表了柴振華教授團隊的最新研究成果“A consistent and conservative diffuse-domain lattice Boltzmann method for multiphase flows in complex geometries”。柴振華教授為通訊作者，劉茜博士為第一作者，其他參與者包括我院博士研究生湛承傑、陳穎和施保昌教授。

       多相流問題廣泛存在于能源、環境、材料、機械、航空航天等領域，基于相場模型的數值方法為研究這類複雜問題提供了有效工具。然而，針對多孔介質等非規則區域内的多相流動，如何有效處理流固邊界條件成為當前數值模拟面臨的一大挑戰。為克服直接離散複雜邊界條件帶來的困難，擴散域（Diffuse Domain, DD）方法假設流體和固體的區域邊界是具有一定厚度的擴散界面，在包括固體的更大區域上對原始數學模型進行重構，并借助漸近分析方法确定模型中體現流固邊界條件影響的懲罰項。團隊前期結合格子Boltzmann（Lattice Boltzmann, LB）方法的并行優勢，構建了複雜區域兩相流動的DD-LB模型[Liu et al., Multiscale Model. Simul., 20: 1411-1436 (2022)]。在此基礎上，該工作進一步發展了多相潤濕問題的DD-LB模型，并利用其研究了複雜區域内具有不同潤濕特性的多相流動行為（見圖1）。此外，該工作還推導了四相複合液滴平衡狀态的解析解，為驗證數值方法提供了基準問題。

圖1. 複雜管道中三相複合液滴輸運過程

 該工作通過耦合擴散域和LB方法，為研究複雜區域内多相流問題提供了新的有效手段。未來，團隊計劃将該研究拓展至多孔介質内的多相流動問題。

 論文鍊接：https://epubs.siam.org/doi/10.1137/23M1599562