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流体-结构相互作用的空间自适应高阶无网格方法。 (英语) Zbl 1441.76061号

摘要:我们提出了一个实现后部在涉及点奇点和流固界面问题的高阶无网格方法的背景下的精化策略。本工作中使用的广义移动最小二乘(GMLS)离散化已被证明可以提供Stokes和Darcy问题的高阶兼容离散化,为移动边界问题提供了高保真仿真工具。离散化的无网格特性对于自适应细化特别有吸引力,尤其是在解决控制流体-结构相互作用中润滑效应的变量和点奇异性的近场方面时。我们证明,对于div-grade和Stokes问题,所得到的空间自适应GMLS方法能够在存在奇异性的情况下实现最优收敛。此外,我们还对胶体悬浮液的流动进行了一系列模拟,其中细化策略有效地获得了高精度的解,特别是对于具有复杂几何形状的胶体。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
76D07型 斯托克斯和相关(Oseen等)流量
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参考文献:

[1] Nikolov,S.V。;Shum,H。;巴拉兹,公元前。;Alexeev,A.,《微观游泳者和胶囊的计算设计:从定向运动到集体行为》,Curr。操作。胶体界面科学。,21, 44-56 (2016)
[2] Patteson,A.E。;Gopinath,A。;Arratia,P.E.,《复杂流体中的活性胶体》,Curr。操作。胶体界面科学。,21, 86-96 (2016)
[3] 马,F。;王,S。;Wu,D.T。;Wu,N.,电场诱导手性胶体簇的组装和推进,Proc。国家。阿卡德。科学。,201502141 (2015)
[4] 布埃诺,J。;Bona-Casas,C。;Bazilevs,Y。;Gomez,H.,《复杂流体和固体的相互作用:相变驱动内爆的理论、算法和应用》,计算。机械。,55, 6, 1105-1118 (2015) ·Zbl 1325.76114号
[5] Ten Hagen,B。;Kümmel,F。;Wittkowski,R。;高木,D。;勒文,H。;Bechinger,C.,不对称自推进胶粒的引力,自然通讯。,5, 4829 (2014)
[6] Goto,Y。;Tanaka,H.,有限雷诺数下旋转圆盘的纯流体动力学排序,自然公社。,6, 5994 (2015)
[7] 兰德尔斯,A。;弗雷克斯,D.H。;Leopold,J.A.,《诊断和治疗心血管疾病的计算流体动力学和添加剂制造》,《生物技术趋势》。,35, 11, 1049-1061 (2017)
[8] 坎普斯,T。;比德曼,M。;塞德尔,C。;Reinhart,G.,《采用点对圆流构造理论的添加剂制造设计方法》,《添加剂制造》,第20期,第111-118页(2018年)
[9] 索科尔,R。;Sweet,E。;格利克,C。;Venkatesh,S。;Avetisyan,A。;Ekman,K。;Raulinaitis,A。;蔡,A。;Wienkers,A。;Korner,K.,《通过基于多喷嘴的添加剂制造的3D打印微流体电路》,《实验室芯片》,16,4,668-678(2016)
[10] Bazilevs,Y。;徐,M.-C。;Scott,M.,等几何流体-结构相互作用分析,重点是非匹配离散化,并应用于风力涡轮机,计算。应用方法。机械。工程,249-252,28-41(2012)·Zbl 1348.74094号
[11] 阿加姆洛,E.B。;Wallace,A.K。;von Jouanne,A.,海浪能量提取装置的流体-结构相互作用模拟的应用,更新。能源,33,4,748-757(2008)
[12] 严,J。;科罗本科,A。;邓,X。;Bazilevs,Y.,《计算自由表面流体-结构相互作用与浮式海上风力涡轮机应用》,计算与流体,141155-174(2016)·Zbl 1390.76376号
[13] Calderer,A。;郭,X。;沈,L。;Sotiropoulos,F.,浮式结构物与复杂、大规模海浪和大气湍流相互作用的流体-结构相互作用模拟,以及浮式海上风力涡轮机的应用,J.Compute。物理。,355, 144-175 (2018) ·Zbl 1380.76147号
[14] 北特拉斯克。;佩雷戈,M。;Bochev,P.,椭圆问题的高阶交错无网格方法,SIAM J.Sci。计算。,39、2、A479-A502(2017)·兹比尔1365.65264
[15] 特拉斯克,N。;马克西,M。;Hu,X.,Stokes方程的兼容高阶无网格方法及其在悬浮流中的应用,J.Comput。物理。,355, 310-326 (2018) ·Zbl 1380.76109号
[16] Wendland,H.,《分散数据近似》,第17卷(2004),剑桥大学出版社
[17] Mirzaei,D。;沙巴克,R。;Dehghan,M.,《关于广义移动最小二乘和扩散导数》,IMA J.Numer。分析。,32, 3, 983-1000 (2012) ·Zbl 1252.65037号
[18] Kordilla,J。;潘·W。;Tartakovsky,A.,Landau-Lifshitz-Navier-Stokes和平流-扩散方程的平滑粒子流体动力学模型,J.Chem。物理。,141, 22, 224112 (2014)
[19] 潘·W。;Bao,J。;Tartakovsky,A.M.,《罗宾边界条件下navier-Stokes方程的平滑粒子流体动力学连续边界力法》,J.Compute。物理。,259, 242-259 (2014) ·Zbl 1349.76724号
[20] 潘·W。;Kim,K。;佩雷戈,M。;塔塔科夫斯基,A.M。;Parks,M.L.,通过一致隐式不可压缩平滑粒子流体动力学建模电动流,J.Compute。物理。,334, 125-144 (2017) ·兹比尔1375.76149
[21] 特拉斯克,N。;马克西,M。;金姆,K。;佩雷戈,M。;Parks,M.L。;Yang,K。;Xu,J.,非定常低雷诺数流动的可缩放一致二阶SPH解算器,计算。应用方法。机械。工程,289,155-178(2015)·Zbl 1423.76372号
[22] 胡,W。;潘·W。;拉赫什,M。;田强。;胡,H。;Negrut,D.,一种一致的多分辨率平滑粒子流体动力学方法,计算。应用方法。机械。工程,324,278-299(2017)·兹比尔1439.76128
[23] 胡,W。;郭,G。;胡,X。;内格鲁特,D。;徐,Z。;Pan,W.,用于流体-结构相互作用的一致空间自适应平滑粒子流体动力学方法,计算。应用方法。机械。工程,347,402-424(2019)·Zbl 1440.76111号
[24] Verfürth,R.,后验误差估计和自适应网格细化技术综述(1996),John Wiley&Sons·Zbl 0853.65108号
[25] 诺切托,R.H。;Siebert,K.G。;Veeser,A.,自适应有限元方法理论:简介,(多尺度、非线性和自适应近似(2009),Springer),409-542·Zbl 1190.65176号
[26] 齐恩基维茨,O。;Zhu,J.,超收敛补丁恢复SPR和自适应有限元精化,计算。应用方法。机械。工程,101,1-3,207-224(1992)·Zbl 0779.73078号
[27] 安斯沃思,M。;Oden,J.T.,(有限元分析中的后验误差估计(2000),John Wiley&Sons),65-84,Ch.基于恢复的误差估计·Zbl 1008.65076号
[28] 徐,J。;Zhang,Z.,轻度结构网格恢复型后验误差估计量分析,数学。公司。,73, 247, 1139-1152 (2004) ·Zbl 1050.65103号
[29] 张,Z。;Naga,A.,《一种新的有限元梯度恢复方法:超收敛特性》,SIAM J.Sci。计算。,26, 4, 1192-1213 (2005) ·Zbl 1078.65110号
[30] 纳加,A。;Zhang,基于多项式保持恢复的后验误差估计,SIAM J.Numer。分析。,42, 4, 1780-1800 (2004) ·Zbl 1078.65098号
[31] Dörfler,W.,泊松方程的收敛自适应算法,SIAM J.Numer。分析。,331106-1124(1996年)·Zbl 0854.65090号
[32] Stevenson,R.,标准自适应有限元方法的最优性,Found。计算。数学。,7, 2, 245-269 (2007) ·Zbl 1136.65109号
[33] Butcher,J.C.,《常微分方程的数值方法》(2016),John Wiley&Sons·Zbl 1354.65004号
[34] Bochev,P.B。;Hyman,J.M.,微分算子的模拟离散化原理,(兼容空间离散化(2006),Springer),89-119·兹比尔1110.65103
[35] 利普尼科夫,K。;Manzini,G。;Shashkov,M.,《模拟有限差分法》,J.Compute。物理。,257, 1163-1227 (2014) ·Zbl 1352.65420号
[36] 安斯沃思,M。;Oden,J.T.,有限元分析中的后验误差估计(2000),John Wiley&Sons·Zbl 1008.65076号
[37] Saad,Y.,《稀疏线性系统的迭代方法》(2003),工业和应用数学学会:宾夕法尼亚州费城工业与应用数学学会·Zbl 1002.65042号
[38] Schiff,B.,L形域上拉普拉斯算子的有限元特征值,J.计算。物理。,76, 2, 233-242 (1988) ·Zbl 0644.65079号
[39] Johannessen,K.A。;Kvamsdal,T。;Dokken,T.,使用LR B样条的等几何分析,计算。应用方法。机械。工程,269471-514(2014)·Zbl 1296.65021号
[40] Ern,A。;莫佐列夫斯基,I。;Schuh,L.,非连续毛细压力非均匀多孔介质中两相流的间断Galerkin近似,计算。应用方法。机械。工程,199,23,1491-1501(2010)·Zbl 1231.76143号
[41] Hou,T.Y。;Wu,X.-H.,复合材料和多孔介质椭圆问题的多尺度有限元方法,J.Compute。物理。,134, 1, 169-189 (1997) ·Zbl 0880.73065号
[42] 赫尔米格,R。;Huber,R.,非均质多孔介质中两相流Galerkin型离散技术的比较,Adv.Water Resour。,21, 8, 697-711 (1998)
[43] Durlofsky,L.J.,非均质多孔介质等效网格块体渗透率张量的数值计算,水资源。决议,27,5,699-708(1991)
[44] 贾多,V。;F.J.索利斯。;Olvera de la Cruz,M.,具有空间变化介电常数的介质中静电的变化公式,J.Chem。物理。,138, 5, 054119 (2013)
[45] 罗,X。;Beskok,A。;Karniadakis,G.E.,用平滑剖面法模拟电动流,J.Compute。物理。,229, 10, 3828-3847 (2010) ·兹比尔1423.76345
[46] 戴维斯,M.E。;McCammon,J.A.,《泊松方程有限差分解中的介质边界平滑:提高精度和收敛性的方法》,J.Compute。化学。,12, 7, 909-912 (1991)
[47] Epperson,J.F.,关于梯级示例,Amer。数学。月刊,94,4,329-341(1987)·兹比尔0636.41004
[48] T.H.Michael,《科学计算:介绍性调查》,The McGraw-540 Hill Companies Inc.:美国纽约州纽约市。;T.H.Michael,《科学计算:介绍性调查》,The McGraw-540 Hill Companies Inc.:美国纽约州纽约市·Zbl 0903.68072号
[49] Wannier,G.H.,《润滑流体动力学的贡献》,夸特。申请。数学。,8, 1, 1-32 (1950) ·Zbl 0036.25804号
[50] 袁,X。;Ball,R.,《流体动力学相互作用浓缩硬盘的流变学》,J.Chem。物理。,101, 10, 9016-9021 (1994)
[51] Kromkamp,J。;范登·恩德,D。;Kandhai,D。;范德斯曼,R。;Boom,R.,《库特流中二维和三维非布朗悬浮液的格子Boltzmann模拟》,化学。工程科学。,61, 2, 858-873 (2006)
[52] Yeo,K。;Maxey,M.R.,使用力耦合方法模拟集中悬浮,J.Compute。物理。,229, 6, 2401-2421 (2010) ·Zbl 1303.76012号
[53] 达拉巴纳,C。;Raasch,J。;Mason,S.,《剪切悬浮液中的粒子运动XX:圆柱体》,加拿大。化学杂志。工程师,45,1,3-12(1967)
[54] 边,X。;Ellero,M.,《浓缩颗粒悬浮物SPH模拟的分裂积分方案》,计算。物理学。Comm.,185,1,53-62(2014)·Zbl 1344.65033号
[55] P.Kuberry、P.Bosler、N.Trask、Compadre工具包1.0.1版,https://doi.org/10.5281/zenodo.2560287; P.Kuberry、P.Bosler、N.Trask、Compadre工具包1.0.1版,https://doi.org/10.5281/zenodo.2560287
[56] Maxey,M.,《颗粒流和浓缩悬浮液的模拟方法》,年。流体力学版次。,49171至193(2017)·Zbl 1359.76232号
[57] Shankar,V。;Fogelson,A.L.,对流扩散方程径向基函数有限差分(RBF-FD)离散的基于超粘度的稳定性,J.Compute。物理。,372, 616-639 (2018) ·Zbl 1415.65199号
[58] Flyer,北卡罗来纳州。;Lehto,E。;布莱斯,S。;Wright,G.B。;St-Cyr,A.,《RBF生成的非线性传输有限差分指南:球体上的浅水模拟》,J.Compute。物理。,231, 11, 4078-4095 (2012) ·Zbl 1394.76078号
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