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二维囊泡悬浮液的低分辨率模拟。 (英语) 兹比尔1381.76373

小结:囊泡悬浮液出现在许多生物和工业应用中。由于囊泡与体积流体的相互作用,以及囊泡的大变形和非线性弹性特性,这些悬浮液具有丰富而复杂的动力学特性。许多现有的最先进的数值方案可以解决这种复杂的囊泡流动。然而,即使使用可证明的最优算法,这些模拟也可能计算成本高昂,尤其是对于含有大量囊泡的悬浮液。这些高计算成本可能会限制模拟用于参数探索、优化或不确定性量化。降低成本的一种方法是在空间和时间上使用低分辨率离散化。然而,众所周知,简单地降低分辨率会导致囊泡碰撞、数值不稳定性,并且通常会导致错误的结果。在本文中,我们研究了一些算法经验修正(许多团体常用)的效果,试图使低分辨率模拟更稳定、更具预测性。基于我们对一些流配置的实证研究,我们提出了一个方案,试图以系统的方式整合这些修复。这个低分辨率方案是我们之前工作的延伸。我们的低分辨率校正算法(LRCA)包括消除混叠和膜重成像,以避免囊泡膜中的虚假振荡,自适应时间步进和排斥力,以处理囊泡碰撞,修正囊泡的面积和弧长以保持囊泡的物理形状。我们通过比较稀悬浮液和浓悬浮液的低分辨率模拟与其高保真、完全分辨率的对应物来进行系统误差分析。我们观察到,LRCA能够高效且在统计上准确地模拟囊泡悬浮液的低分辨率,而其速度可以快10到100倍。

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