×

基于子域技术的Stokes流基本解方法。 (英语) Zbl 1521.65137号

小结:本文介绍了基本解方法(MFS)的子域配置版本,用于求解后向台阶几何中的二维Stokes流,包括Dirichlet和Neumann边界条件。本工作的动机是MFS无法解决这些问题,以及由于单个域的离散化而导致的狭缝和裂纹问题。这种无能为力源于人工边界,在这种情况下,很难或不可能正确地设置几何边界。通过将这些域拆分为子域,可以找到这些问题的解决方案。对于Stokes方程,导出了相邻子域界面上配置点处平衡条件的MFS方程。形成并求解一个同时解决所有子域上配置问题的矩阵。通过将相对均方根误差与经典网格有限体积法在非常精细的网格上获得的参考解进行比较,对MFS结果进行了敏感性研究。通过将域划分为2、3和5个子域来验证子域技术。在所有三种情况下,速度、涡度和压力与参考解相比都很好,而单域方法的解明显较差且不合适。本文表明,在域拓扑需要使用子域技术的情况下,所提出的子域技术保持了斯托克斯流MFS的简单性、真正的无网格性和准确性。

MSC公司:

65纳米80 偏微分方程边值问题的基本解、格林函数法等
76D07型 斯托克斯和相关(Oseen等)流量
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 考夫曼,W.流体力学(1963年),麦格劳-希尔:麦格劳–希尔纽约
[2] 安德森,D.A。;Tannehill,J.C。;Pletcher,R.H.,《计算流体力学和传热》(1984),半球出版公司:纽约半球出版公司·Zbl 0569.76001号
[3] 齐恩基维茨,O。;泰勒,R。;Zhu,J.Z.,《有限元方法:基础和基础:第七版》(2013),爱思唯尔出版社·Zbl 1307.74005号
[4] Patankar,S.V.,《数值传热和流体流动》(1980),半球出版公司:纽约半球出版公司·Zbl 0521.76003号
[5] P.K.,Banerjee,《工程中的边界元方法》(1994),麦格劳-希尔学院
[6] Rizzo,F.J.,《有限元和边界元方法:其基础的一种观点》,Adv.Bound。元素方法,351-358(1988),施普林格-柏林-海德堡;
[7] Rezayat,M。;F.J.Rizzo。;Shippy,D.J.,一类二阶椭圆边值问题的统一边界积分方程方法,J Aust Math Soc Ser B Appl Math,25501-517(1984)·Zbl 0531.65064号
[8] 萨勒尔,B。;Vertnik,R.,《扩散问题的无网格显式局部径向基函数配置法》,《应用计算数学》(2006)·Zbl 1168.41003号
[9] 库普拉泽,V.D。;Aleksidze,M.A.,某些边值问题近似解的函数方程方法,苏联计算数学数学物理,482-126(1964)·Zbl 0154.17604号
[10] Chen C.、Karageorghis A.、Smyrlis Y.-。基本解的方法——一种无网格方法。2008
[11] Sincich,E。;Šarler,B.,基于拉普拉斯分解的二维斯托克斯流问题基本解的非棱角方法,C-计算模型工程科学,99,393-415(2014)·Zbl 1356.76258号
[12] 温,S。;王凯。;扎胡尔,R。;李,M。;Šarler,B.,基于有理或指数blob的二维Stokes流问题的正则化源方法,计算辅助方法工程科学,22,289-300(2015)
[13] 王凯。;温,S。;扎胡尔,R。;李,M。;Šarler,B.,轴对称Stokes流动问题的正则化源方法,Int J Numer Methods热流体流动,261226226-1239(2016)·Zbl 1356.76076号
[14] Šarler,B.,用基本解方法求解势流中二维气泡形状,《工程分析约束元素》,30,227-235(2006)·Zbl 1195.76323号
[15] 李,Z.C。;魏毅。;陈,Y。;Huang,H.T.,亥姆霍兹方程的基本解方法,应用数值数学,135,510-536(2019)·Zbl 1406.65130号
[16] Golberg,M.A.,《泊松方程基本解的方法》,《工程分析约束元素》,第16期,第205-213页(1995年)
[17] Gáspár,C.,《斯托克斯流动方程的几种无网格求解技术》,Prog meshless Methods,141-158(2009)·Zbl 1157.76036号
[18] Young,D.L。;Wu,J.T。;Chiu,C.L.,通过压力-流函数公式求解斯托克斯问题的基本解方法,机械学报,24137-144(2008)
[19] Karageorghis,A.,稳态自由边界问题的基本解方法,计算物理杂志,98,119-128(1992)·Zbl 0745.65075号
[20] 扎胡尔,R。;Bajt,S。;Šarler,B.,气动虚拟喷嘴几何形状对微射流特性的影响,国际J多道流(2018)
[21] 陈,C.S。;卡拉乔吉斯,A。;Li,Y.,关于在MFS中选择震源位置,数值算法,72,107-130(2016)·Zbl 1338.65269号
[22] Liu,C.S.,《选择拉普拉斯方程最佳源点的基本解平衡方法》,Eng-Ana Bound Elem,361235-1245(2012)·Zbl 1352.65637号
[23] Cisilino,A.P。;Sensale,B.,《模拟退火算法在基本解方法中震源点优化布置中的应用》,计算力学,28,129-136(2002)·Zbl 1146.74347号
[24] Alves,C.J.S.,《关于基本解方法中震源点的选择》,《工程分析约束元素》,第33期,第1348-1361页(2009年)·Zbl 1244.65216号
[25] Wang,F。;Liu,C.S。;Qu,W.,《通过最小化一个新的价值函数来优化MFS中的资源:能量缺口函数》,《应用数学快报》,86,229-235(2018)·Zbl 1410.65475号
[26] Ravnik,J。;Škerget,L。;ƀunić,Z.,《三维层流粘性流的单域和子域组合边界元法》,《工程分析边界元》,33,420-424(2009)·兹比尔1244.76057
[27] Panzer,J.,电声边界元子域建模,AES Conv,149,10433(2020)
[28] Young,D.L。;风扇,C.M。;蔡,C.C。;Chen,C.W.,退化渗流网络问题的基本解方法和区域分解方法,J Chinese Inst Eng Trans Chinese Inst Eng A/Chung-Kuo K Cheng Hsuch Kan,29,63-73(2006)
[29] Xiao,J.E。;库春云(Ku,C.Y.)。;Liu,C.Y。;风扇,C.M。;Yeih,W.,关于使用基本解方法解决层状土壤中的自由表面问题,Eng Anal Bound Elem,83,96-106(2017)·Zbl 1403.74288号
[30] Rek,Z。;扎胡尔,R。;Šarler,B.,《潜在流量正则化源的修正方法》,《应用计算数学》(2020年)
[31] Young,D.L。;简·S·J。;风扇,C.M。;Murugesan,K。;Tsai,C.C.,《二维和三维Stokes问题的基本解方法》,《计算物理杂志》,211,1-8(2006)·Zbl 1160.76332号
[32] Pozrikidis,C.,线性粘性流的边界积分和奇异方法(1992),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社,纽约·Zbl 0772.76005号
[33] Anderson E.、Bai Z.、Bischof C.、Blackford S.、Demmel J.、Dongarra J.等人,《LAPACK用户指南》。第三。费城:工业和应用数学学会;1999. ·Zbl 0934.65030号
[34] Tryggvason,G。;斯卡多维利,R。;Zaleski,S.,气液多相流的直接数值模拟(2011),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1226.76001号
[35] 阿玛莉,B.F。;杜斯特,F。;佩雷拉,J.C.F。;SCHÙnung,B.,后向台阶流动的实验和理论研究,流体力学杂志,1217473-496(1983)
[36] Gresho,P.M。;Gartling,D.K。;托钦斯基,J.R。;克利夫,K.A。;温特斯,K.H。;Garratt,T.J.,Re=800时后向台阶上的稳定粘性不可压缩二维流稳定吗?,国际数值方法流体杂志,17,501-541(1993)·Zbl 0784.76050号
[37] Achenbach,E.,反向或正向步骤下游的质量传递,混合。对流。运输。苯酚。,305-310(1990),Begell House:耶路撒冷Begell House
[38] ANSYS®。学术研究CFD,18.2版,未注明日期。
[39] Despotovic,M。;内迪奇,V。;Despotovic,D。;Cvetanovic,S.,预测月平均水平漫反射太阳辐射的经验模型评估,《可再生能源评论》,56,246-260(2016)
[40] 扎霍尔,R。;贝尔沙克,G。;Bajt,S。;Šarler,B.,自由膨胀高速共存气流中液体微射流的模拟,微流体纳米流体,22,87(2018)
[41] 扎胡尔,R。;克诺什卡,J。;Bajt,S。;Šarler,B.,气聚焦液体微射流速度的实验和数值研究,Int J Multiph Flow,135(2021)
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。