Most of the lattice Boltzmann methods simulate an approximation of the sharp interface problem of dissolution and precipitation. In such studies the curvature-driven motion of interface is neglected in the Gibbs-Thomson condition. In order to simulate those phenomena with or without curvature-driven motion, we propose a phase-field model which is derived from a thermodynamic functional of grand-potential. Compared to the free energy, the main advantage of the grand-potential is to provide a theoretical framework which is consistent with the equilibrium properties such as the equality of chemical potentials. The model is composed of one equation for the phase-field {\phi} coupled with one equation for the chemical potential {\mu}. In the phase-field method, the curvature-driven motion is always contained in the phase-field equation. For canceling it, a counter term must be added in the {\phi}-equation. For reason of mass conservation, the {\mu}-equation is written with a mixed formulation which involves the composition c and the chemical potential. The closure relationship between c and {\mu} is derived by assuming quadratic free energies of bulk phases. The anti-trapping current is also considered in the composition equation for simulations with null solid diffusion. The lattice Boltzmann schemes are implemented in LBM_saclay, a numerical code running on various High Performance Computing architectures. Validations are carried out with analytical solutions representative of dissolution and precipitation. Simulations with or without counter term are compared on the shape of porous medium characterized by microtomography. The computations have run on a single GPU-V100.


翻译:lattice Boltzmann 方法中的大多数 lattice Boltzmann 方法模拟了崩溃和降水的尖锐界面问题。 在这类研究中, Gibbs-Thomson 状态忽略了曲线驱动的界面运动。 为了模拟这些现象, 不论是否曲线驱动的动作, 我们提议了一个阶段- 场模型, 这个模型来自大潜力的热力功能。 与自由能量相比, 大潜力的主要优势是提供一个符合平衡特性的理论框架, 比如化学潜力的平等。 这个模型由阶段- 场的方程式组成, 以及化学潜力的方程式组成。 在阶段- 汤森 状态方法中, 曲线驱动的动作总是包含在阶段- G- 曲线驱动的模型中。 为了取消这个模型, 需要添加一个反射速值。 与正平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面。

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