A clebsch method for free-surface vortical flow simulation
A clebsch method for free-surface vortical flow simulation
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DOI：
10.1145/3528223.3530150
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发表时间：
2022-07
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
S. Xiong;Zhecheng Wang;Mengdi Wang;Bo Zhu
中科院分区：
文献类型：
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作者：
S. Xiong;Zhecheng Wang;Mengdi Wang;Bo Zhu
提出了一种新的Clebsch方法来模拟自由表面的旋涡流动。在我们的方法的中心在于一个水平集方法增强的波函数校正方案和波函数外推算法，以解决Clebsch方法的数值不稳定性附近的动态接口。通过结合Clebsch波函数的表现力表示涡结构和水平集函数的跟踪界面动力学的能力，我们可以模拟复杂的涡界面相互作用的问题，表现出丰富的自由表面流动细节的笛卡尔网格。我们展示了我们的方法的功效，通过模拟广泛的新的自由表面流动现象，是不切实际的以前的方法，包括马蹄涡，下沉涡，气泡环，和自由表面尾涡。
We propose a novel Clebsch method to simulate the free-surface vortical flow. At the center of our approach lies a level-set method enhanced by a wave-function correction scheme and a wave-function extrapolation algorithm to tackle the Clebsch method's numerical instabilities near a dynamic interface. By combining the Clebsch wave function's expressiveness in representing vortical structures and the level-set function's ability on tracking interfacial dynamics, we can model complex vortex-interface interaction problems that exhibit rich free-surface flow details on a Cartesian grid. We showcase the efficacy of our approach by simulating a wide range of new free-surface flow phenomena that were impractical for previous methods, including horseshoe vortex, sink vortex, bubble rings, and free-surface wake vortices.