福雷德里克·吉布;Min、Chohong 用于流体/固体相互作用的高效对称正定二阶精确单片解算器。 (英语) Zbl 1400.76049号 J.计算。物理学。 231,第8期,3246-3263(2012). 摘要:我们介绍了一种稳健有效的方法来模拟强耦合(整体)流体/刚体相互作用。我们采用分步方法,其中流体和固体的中间状态变量在通过投影步骤实现相互作用之前独立求解。投影步骤产生一个对称正定线性系统,该系统可以使用预处理共轭梯度法进行有效求解。特别是,我们展示了如何使用标准流体模拟中使用的标准预处理程序来预处理与我们的流体/固体算法的投影步骤相关的线性系统。总的来说,求解流体/固体算法的投影步长的计算时间与求解标准的纯流体投影步长所需的时间相似。整体处理产生稳定的投影步长,即在投影步长中动能不会增加。数值结果表明,该方法在\(L^{infty})-范数下是二阶精确的,并证明其解在数量上与实验结果一致。 引用于2评论引用于35文件 MSC公司: 76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用 76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程 70E99型 刚体动力学和多体系统动力学 关键词:水平集方法;Navier-Stokes方程;分步法;Crank-Nicolson方案 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{F.Gibou}和\textit{C.Min},J.Compute。物理学。231,第8号,3246-3263(2012;Zbl 1400.76049) 全文: 内政部 参考文献: [1] 阿普特,S.V。;Martin,M。;Patankar,N.A.,《复杂流动中刚性颗粒流相互作用的完全解析模拟(FRS)数值方法》,J.Compute。物理。,228, 8, 2712-2738 (2009) ·Zbl 1282.76148号 [2] Aslam,T.,多维外推的偏微分方程方法,计算机J。物理。,193, 349-355 (2004) ·Zbl 1036.65002号 [3] 巴蒂,C。;贝塔尔斯,F。;Bridson,R.,精确固液耦合的快速变分框架,ACM Trans。图表。(SIGGRAPH Proc.),26,3(2007)·Zbl 1392.74035号 [4] 贝尔,J.B。;科尔拉,P。;Glaz,H.M.,《不可压缩Navier-Stokes方程的二阶投影法》,J.Compute。《物理学》,85,257-283(1989)·Zbl 0681.76030号 [5] D.布朗。;科尔特斯,R。;Minion,M.,《不可压缩Navier-Stokes方程的精确投影方法》,J.Compute。物理。,168, 464-499 (2001) ·Zbl 1153.76339号 [6] Cate,A.T。;德克森,J.J。;Portela,L.M。;E.A.哈里。;Van,D.A.,《受迫各向同性湍流中碰撞单分散球体的完全解析模拟》,J.流体力学。,519, 233-271 (2004) ·Zbl 1065.76194号 [7] Chorin,A.,解决不可压缩粘性流动问题的数值方法,J.Compute。物理。,2, 12-26 (1967) ·Zbl 0149.44802号 [8] Coquerelle,M。;Cottet,G.,《不可压缩流体与碰撞刚体双向耦合的涡位集方法》,《计算杂志》。物理。,227, 21, 9121-9137 (2008) ·Zbl 1146.76038号 [9] 科特特,G.-H。;Koumoutsakos,P.,《旋涡方法-理论与实践》(2000),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社纽约 [10] 法哈特,C。;Lesoinne,M。;Le Tallec,P.,非匹配离散界面流体/结构相互作用问题的载荷和运动传递算法:动量和能量守恒,最优离散化和气动弹性应用,计算。方法应用。机械。工程,157,1-2,95-114(1998)·Zbl 0951.74015号 [11] Z.Feng。;Michaelides,E.,颗粒流模拟中的一种直接强迫方法,J.Comput。物理。,202, 1, 20-51 (2005) ·Zbl 1076.76568号 [12] 加西亚,M。;古铁雷斯,J。;Rueda,N.,使用格子Boltzmann和固定网格FEM的流体-结构耦合,分析和设计中的有限元,47,8,906-912(2011) [13] Gibou,F。;Fedkiw,R.,任意区域上拉普拉斯方程和热方程的四阶精确离散化,应用于Stefan问题,J.Compute。物理。,202, 577-601 (2005) ·Zbl 1061.65079号 [14] Gibou,F。;Fedkiw,R。;Cheng,L.-T。;Kang,M.,不规则区域上泊松方程的二阶精确对称离散化,J.Compute。物理。,176205-227(2002年)·Zbl 0996.65108号 [15] Golub,G。;Loan,C.,《矩阵计算》(1989),约翰·霍普金斯大学出版社·Zbl 0733.65016号 [16] Guermond,J.L。;Shen,J.,关于旋转压力修正投影法的误差估计,数学。计算。,73, 1719-1737 (2003) ·Zbl 1093.76050号 [17] 哈洛,F。;Welch,J.,具有自由表面的流体的时间相关粘性不可压缩流动的数值计算,Phys。流体,82182-2189(1965)·Zbl 1180.76043号 [18] Kim,J。;Moin,P.,《分数步法在不可压缩Navier-Stokes方程中的应用》,J.Compute。物理。,59, 308-323 (1985) ·Zbl 0582.76038号 [19] McCorquodale,P。;科尔拉,P。;格罗特,D。;Vay,J.-L.,复杂几何中泊松方程的节点中心局部求精算法,J.Compute。物理。,201, 34-60 (2004) ·Zbl 1059.65094号 [20] 最小值C。;Gibou,F.,非梯度自适应网格上不可压缩Navier-Stokes方程的二阶精确投影方法,J.Compute。物理。,219, 912-929 (2006) ·Zbl 1330.76096号 [21] 最小值C。;Gibou,F.,非梯度自适应笛卡尔网格上的二阶精确水平集方法,J.Compute。物理。,225, 300-321 (2007) ·兹比尔1122.65077 [22] 最小值C。;Gibou,F.,多维heaviside和dirac delta函数的稳健二阶精确离散,J.Compute。物理。,227, 9686-9695 (2008) ·Zbl 1153.65014号 [23] Ng,Y。;陈,H。;最小值C。;Gibou,F.,《使用鬼影流体方法在具有dirichlet边界条件的不规则区域上求解泊松解的指南》,J.Sci。计算。,41, 300-320 (2009) ·Zbl 1203.65223号 [24] Ng,Y。;最小值C。;Gibou,F.,单相流的高效流固耦合算法,J.Compute。物理。,228, 8807-8829 (2009) ·Zbl 1245.76019号 [25] Peskin,C.,《心脏瓣膜周围的流动模式:数值方法》,J.Compute。物理。,10, 252-271 (1972) ·Zbl 0244.9202号 [26] Peskin,C.,浸没边界法,《数值学报》,11479-517(2002)·Zbl 1123.74309号 [27] Purvis,J.W。;Burkhalter,J.E.,《贮存配置的临界马赫数预测》,AIAA J.,17,1170-1177(1979) [28] 罗宾森·莫舍,A。;施罗德,C。;Fedkiw,R.,整体流体-结构相互作用的对称正定公式,J.Compute。物理。,230, 1547-1566 (2011) ·Zbl 1390.74054号 [29] Robinson Mosher,A。;Shinar,T。;格雷塔森,J。;苏,J。;Fedkiw,R.,流体与刚性和可变形固体和壳体的双向耦合,ACM Trans。图表。,27, 46 (2008) [30] Saad,Y.,稀疏线性系统的迭代方法(1996),PWS出版社:PWS出版社,纽约·Zbl 1002.65042号 [31] 肖特利,G.H。;Weller,R.,拉普拉斯方程的数值解,J.Appl。物理。,9, 334-348 (1938) ·Zbl 0019.03801号 [32] Smereka,P.,《δ函数的数值近似及其在水平集方法中的应用》,J.Compute。物理。,211, 77-90 (2006) ·兹比尔1086.65503 [33] Towers,J.,《用于近似重侧函数的有限差分方法》,J.Compute。物理。,228, 3478-3489 (2009) ·Zbl 1171.65014号 [34] Trefethen,L。;Bau,D.,《数值线性代数》(1997),SIAM·Zbl 0874.65013号 [35] Wang,H。;Chessa,J。;刘伟凯。;Belytschko,T.,《流体-结构相互作用的浸入式/虚拟单元法:体积一致性、压缩性和薄构件》,国际期刊数值。方法工程,74,32-55(2008)·Zbl 1159.74437号 [36] 修,D。;Karniadakis,G.,Navier-Stokes方程的半拉格朗日高阶方法,J.Compute。《物理学》,172658-684(2001)·Zbl 1028.76026号 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。