Nishant Nangia公司;汉斯·约翰森;Neelesh A.Patankar。;阿姆尼特·帕尔·辛格·巴拉 用于计算浸没物体上的水动力和力矩的移动控制体方法。 （英语） Zbl 1380.76106号 J.计算。物理学。 347, 437-462 (2017). 小结：我们提出了一种移动控制体积（CV）方法来计算复杂几何体上的水动力和转矩。该方法需要在一个简单且规则的笛卡尔长方体上进行曲面和体积积分，该长方体以任意速度移动，以始终包围物体。移动箱与笛卡尔网格面对齐，这使得在浸没边界（IB）框架中的积分计算变得简单。避免了流体-结构界面处速度和压力的不连续和有噪声导数，并使用了远场（平滑）速度和压力信息。我们重新访问了我们中的一些人在先前的工作中采用的通过拉格朗日框架中的力/力矩平衡方程来计算流体动力和力矩的方法[最后一位作者等人，同上，250446–476（2013；Zbl 1349.65403号)]. 由于使用了Peskin的delta函数，我们证明了这两种方法对于IB方法的等价性。这两种方法都能够抑制虚假的力振荡，并且在理论上非常一致。考虑了从斯托克斯到高雷诺数状态的测试案例。我们讨论了自适应网格细化（AMR）上下文中移动CV方法的重划分问题。提出的移动CV方法不仅限于特定的IB方法，还可以用于嵌入式边界方法。 引用于8文件 MSC公司： 76米25 其他数值方法（流体力学）（MSC2010） 65M85型 求解偏微分方程初值和初边值问题的虚拟域方法 65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法 关键词：浸入边界法;虚假力振荡;雷诺输运定理;自适应网格细化;虚拟区域法;拉格朗日乘数 引文：Zbl 1349.65403号 软件：PETSc公司;SAMRAI公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{N.Nangia}等人，J.Compute。物理学。347437-462（2017；Zbl 1380.76106） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] 胡海华。；北卡罗来纳州巴坦卡。；Zhu，M.，使用任意拉格朗日-欧拉技术对流体-固体系统进行直接数值模拟，计算机J。物理。，169, 2, 427-462 (2001) ·Zbl 1047.76571号 [2] 科恩，S。；Koumoutsakos，P.，《优化泥鳅游泳的模拟》，《实验生物学杂志》。，209, 24, 4841-4857 (2006) [3] 格洛温斯基，R。；潘，T.-W。；赫斯拉，T.I。；Joseph，D.D.，《颗粒流的分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法》，国际期刊Multiph。流量，25，5，755-794（1999）·Zbl 1137.76592号 [4] 北卡罗来纳州巴坦卡。；辛格，P。；约瑟夫，D.D。；格洛温斯基，R。；Pan，T.-W.，《颗粒流分布式拉格朗日乘子/虚拟域方法的新公式》，国际期刊Multiph。流量，26，9，1509-1524（2000）·兹比尔1137.76712 [5] Peskin，C.S.，浸没边界法，数值学报。，11, 479-517 (2002) ·Zbl 1123.74309号 [6] Peskin，C.S.，《心脏瓣膜周围的流动模式：数值方法》，J.Compute。物理。，10, 2, 252-271 (1972) ·Zbl 0244.9202号 [7] Newren，E.P。；Fogelson，A.L。；盖伊，R.D。；Kirby，R.M.，浸没边界方程的无条件稳定离散，J.Compute。物理。，222, 2, 702-719 (2007) ·Zbl 1158.74350号 [8] Newren，E.P。；Fogelson，A.L。；盖伊，R.D。；Kirby，R.M.，《浸入式边界方程隐式解算器的比较》，计算。方法应用。机械。工程，19725-282290-2304（2008）·Zbl 1158.76409号 [9] 盖伊，R.D。；Philip，B.，隐式浸没边界方程模型的多重网格方法，Commun。计算。物理。，12, 2, 378-400 (2012) ·Zbl 1388.65091号 [10] Bhalla，A.P.S。；Knepley，M.G。；M.F.亚当斯。；盖伊，R.D。；Griffith，B.E.，浸没边界方程几何多重网格方法的可缩放平滑策略，arXiv预印本 [11] 森喜朗。；Peskin，C.S.，具有边界质量的隐式二阶浸入边界法，计算。方法应用。机械。工程，197，25-28，2049-267（2008）·Zbl 1158.74533号 [12] Uhlmann，M.，《模拟颗粒流的直接强迫浸没边界法》，J.Compute。物理。，209, 2, 448-476 (2005) ·Zbl 1138.76398号 [13] Bhalla，A.P.S。；右侧捆。；格里菲斯，B.E。；Patankar，N.A.，《流体-结构与刚体、变形体和弹性体相互作用的统一数学框架和自适应数值方法》，J.Compute。物理。，250, 1, 446-476 (2013) ·Zbl 1349.65403号 [14] Bhalla，A.P.S。；右侧捆。；格里菲斯，B.E。；Patankar，N.A.，《粒子运动、电定位和自脉动的完全解析浸没式电流体动力学》，J.Compute。物理。，256, 88-108 (2014) ·Zbl 1349.76433号 [15] Taira，K。；Colonius，T.，《浸没边界法：投影法》，J.Compute。物理。，225, 2, 2118-2137 (2007) ·Zbl 1343.76027号 [16] Kallemov，B。；Bhalla，A.P.S。；格里菲斯，B.E。；Donev，A.，《刚体浸没边界法》，Commun。申请。数学。计算。科学。，11, 1, 79-141 (2016) ·Zbl 1382.76191号 [17] Balboa Usabiaga，F。；Kallemov，B。；德尔莫特，B。；Bhalla，A.P.S。；格里菲斯，B.E。；Donev，A.，《被动和主动刚性颗粒悬浮液的流体动力学：刚性多气泡方法》，Commun。申请。数学。计算。科学。，11, 2, 217-296 (2016) [18] Ceniceros，H.D。；费希尔，J.E。；Roma，A.M.，浸入边界法的鲁棒半隐式离散化的有效解，J.Comput。物理。，228, 19, 7137-7158 (2009) ·Zbl 1391.74067号 [19] 张，L。；Gerstenberger，A。；王，X。；刘伟凯，浸没有限元法，计算。方法应用。机械。工程，193，21-22，2051-2067（2004）·Zbl 1067.76576号 [20] 刘伟凯。；刘，Y。；法雷尔，D。；张，L。；Wang，X.S。；福井，Y。；北帕坦卡。；Zhang，Y。；巴贾杰，C。；Lee，J。；Hong，J。；陈，X。；Hsu，H.，浸没有限元法及其在生物系统中的应用，计算。方法应用。机械。工程，195，13-16，1722-1749（2006）·Zbl 1178.76232号 [21] 赫尔泰。；Costanzo，F.，浸入式有限元方法的变分实现，计算。方法应用。机械。工程，229-232，110-127（2012）·Zbl 1253.74035号 [22] 格里菲斯，B.E。；Luo，X.，混合有限差分/有限元浸没边界法，国际J数值。方法生物识别。工程（2017） [23] 赖，M.-C。；Li，Z.-L.，关于三维Navier-Stokes方程的跳跃条件的注记，应用。数学。莱特。，14, 2, 149-154 (2001) ·Zbl 1013.76021号 [24] 李，Z.-L。；Lai，M.-C.，具有奇异力的Navier-Stokes方程的浸没界面法，J.Compute。物理。，171, 2, 822-842 (2001) ·Zbl 1065.76568号 [25] Tseng，Y.-H。；Ferziger，J.H.，《复杂几何形状流动的幽灵细胞浸没边界法》，J.Compute。物理。，192, 2, 593-623 (2003) ·Zbl 1047.76575号 [26] 米塔尔，R。；Dong，H。；博兹库塔斯，M。；Najjar，F。；瓦尔加斯，A。；von Loebbecke，A.，《复杂边界不可压缩流动的通用锐界面浸没边界法》，J.Compute。物理。，227, 10, 4825-4852 (2008) ·Zbl 1388.76263号 [27] Udaykumar，H。；米塔尔，R。；Rampunggoon，P。；Khanna，A.，模拟具有复杂移动边界的流动的锐界面笛卡尔网格方法，J.Comput。物理。，174, 1, 345-380 (2001) ·Zbl 1106.76428号 [28] Trebotich，D。；Graves，D.，复杂几何中不可压缩Navier-Stokes方程的自适应有限体积法，Commun。申请。数学。计算。科学。，10, 1, 43-82 (2015) ·Zbl 1516.65075号 [29] Lee，J。；Kim，J。；Choi，H。；Yang，K.-S.，运动体问题浸没边界法中虚假力振荡的来源，J.Compute。物理。，230, 7, 2677-2695 (2011) ·Zbl 1316.76075号 [30] 昆都，P.K。；科恩，I.M。；Dowling，D.R.，《流体力学》（2014），学术出版社 [31] Pozrikidis，C.，《理论和计算流体动力学导论》（2011），牛津大学出版社·兹比尔1238.76001 [32] Noca，F.，《钝体上时间相关流体动力的评估》（1997），加州理工学院博士论文 [33] Noca，F。；希尔斯，D。；Jeon，D.，《仅使用速度场及其导数评估物体上随时间变化的流体动力方法的比较》，J.Fluids Struct。，13, 5, 551-578 (1999) [34] Bergmann，M。；Iollo，A.，《鱼类游泳建模与仿真》，J.Compute。物理。，230, 2, 329-348 (2011) ·Zbl 1416.76357号 [35] Bergmann，M。；Iollo，A.，《仿生游泳模拟》，J.Compute。物理。，323, 310-321 (2016) ·Zbl 1415.76787号 [36] 格里菲斯，B.E。；Hornung，R.D。；McQueen博士。；Peskin，C.S.，浸入边界法的一个自适应的、形式上的二阶精确版本，J.Comput。物理。，223, 1, 10-49 (2007) ·Zbl 1163.76041号 [37] 赖，M.-C。；Peskin，C.S.，《一种形式上具有二阶精度和降低数值粘性的浸没边界法》，J.Compute。物理。，160, 2, 705-719 (2000) ·Zbl 0954.76066号 [38] Verma，S。；阿巴蒂，G。；诺瓦蒂，G。；Koumoutsakos，P.，《使用涡流方法和Brinkman惩罚法计算复杂变形几何体表面上的力分布》，《国际数值杂志》。方法流体（2017） [39] A.戈扎。；里斯卡，S。；莫利，B。；Colonius，T.，《用浸没边界法精确计算表面应力和力》，J.Compute。物理。，321, 860-873 (2016) ·Zbl 1349.76466号 [40] D.M.C.马丁斯。；阿尔伯克基，D.M.S。；Pereira，J.C.F.，浸没边界法中SFO抑制的连续约束最小二乘插值，J.Compute。物理。，336, 608-626 (2017) [41] 瓦内拉，M。；Balaras，E.，短注：嵌入边界公式的移动最小二乘重构，J.Comput。物理。，228, 18, 6617-6628 (2009) ·Zbl 1173.65333号 [42] Saad，Y.，《一种灵活的内外预处理GMRES算法》，SIAM J.Sci。计算。，14, 2, 461-469 (1993) ·Zbl 0780.65022号 [43] 乌纳尔，M。；林，J.-C。；Rockwell，D.，《通过PIV成像进行力预测：基于动量的方法》，J.流体结构。，11, 8, 965-971 (1997) [44] van Oudheusden，B.W。；斯卡拉诺，F。；Roosenboom，E.W。；卡西米里，E.W。；Souverein，L.J.，《利用平面测速数据评估不可压缩和可压缩流动的积分力和压力场》，《实验流体》，43，2-3，153-162（2007） [45] 贾丁，T。；大卫·L。；Farcy，A.，基于非对称悬停扑翼飞行时间分辨PIV的涡结构和载荷表征，实验流体，46，5，847-857（2009） [46] 沈，L。；Chan，E.-S。；Lin，P.，使用浸没边界法计算作用在浸没运动物体上的水动力，计算。流体，38，3，691-702（2009）·Zbl 1193.76091号 [47] Sällström，E。；Ukeiley，L.，使用动量平衡法根据不可压缩流场数据进行力估算，实验流体，55，11655（2014） [48] IBMMR：浸没边界法的一种自适应分布式内存并行实现 [49] Hornung，R.D。；Kohn，S.R.，在SAMRAI面向对象框架中管理应用程序复杂性，Concurr。计算。，14, 5, 347-368 (2002) ·Zbl 1008.68527号 [50] SAMRAI：结构化自适应网格优化应用程序基础设施 [51] 巴莱，S。；格罗普，W.D。；McInnes，L.C.公司。；Smith，B.F.，《面向对象数值软件库中并行性的有效管理》，（Arge，E.；Bruaset，A.M.；Langtangen，H.P.，《科学计算中的现代软件工具》（1997），Birkhäuser Press），163-202·Zbl 0882.65154号 [52] 巴莱，S。；Abhyankar，S。；M.F.亚当斯。；Brown，J。；布鲁纳，P。；Buschelman，K。；达尔星。；埃伊霍特，V。；格罗普，W.D。；考希克，D。；Knepley，M.G。；McInnes，L.C.公司。；鲁普，K。；B.F.史密斯。；扎皮尼，S。；Zhang，H.，《PETSc用户手册》（2016），阿贡国家实验室，技术代表ANL-95/11-3.7版 [53] 巴莱，S。；Abhyankar，S。；M.F.亚当斯。；Brown，J。；布鲁纳，P。；Buschelman，K。；达尔星。；埃伊霍特，V。；格罗普，W.D。；考希克，D。；Knepley，M.G。；McInnes，L.C.公司。；鲁普，K。；B.F.史密斯。；扎皮尼，S。；Zhang，H.，PETSc网页（2016） [54] Ploumhans，P。；Winckelmans，G.，《普通几何钝体粘性流高分辨率模拟的旋涡方法》，J.Compute。物理。，165, 2, 354-406 (2000) ·Zbl 1006.76068号 [55] 杜奇，H。；杜斯特，F。；贝克尔，S。；Lienhart，H.，低雷诺数绕低Keulegan-Carpenter数振荡圆柱流动，J.流体力学。，360, 249-271 (1998) ·Zbl 0922.76024号 [56] 吉尔米诺，E。；Queutey，P.，《摆动圆柱涡脱落的数值模拟》，J.流体结构。，16, 6, 773-794 (2002) [57] 博拉兹贾尼，I。；Ge，L。；Le，T。；Sotiropoulos，F.，用于模拟复杂三维不可压缩流动的并行过电流近浸没边界框架，计算。流体，77，76-96（2013）·Zbl 1284.76262号 [58] S.C.R.丹尼斯。；Quang，W。；库坦梭，M。；Launay，J.-L.，在中等雷诺数下垂直于平板的粘性流，J.流体力学。，248, 605-635 (1993) [59] 冯，Z.-G。；Michaelides，E.E.，用于解决流体-颗粒相互作用问题的浸没边界-晶格Boltzmann方法，J.Compute。物理。，195, 2, 602-628 (2004) ·Zbl 1115.76395号 [60] 贾法里，S。；山本，R。；Rahnama，M.，《颗粒悬浮液的晶格-玻尔兹曼方法与平滑轮廓法相结合》，Phys。E版，第83、2条，第026702页（2011年） [61] Wang，L。；郭，Z。；Mi，J.，两种不同尺寸颗粒的牵伸、亲吻和翻滚过程，计算。流体，96，20-34（2014）·Zbl 1391.76796号 [62] Vazquez-Quesada，A。；Balboa Usabiaga，F。；Delgado-Buscalioni，R.，《具有固有润滑的胶体流体动力学的多气泡方法》，J.Chem。物理。，第141、20条，第204102页（2014年） [63] Happel，J。；Brenner，H.，《特殊应用于颗粒介质的低雷诺数流体动力学》（1983），马丁努斯·尼霍夫出版社 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。