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三阶精度K-BKZ流体模拟的拉格朗日有限元方法。 (英语) Zbl 1274.76258号

摘要:提出了一种新的粘弹性流体三维时变流动数值模拟的有限元格式。粘弹性流体为K-BKZ积分型,该方法基于流体流动的拉格朗日运动学描述。附着在粒子上的空间坐标系由十节点二次四面体单元离散,使用笛卡尔坐标,压力由这些单元内的线性插值得到。控制方程的空间离散化采用混合伽辽金有限元方法。时间积分通过时间上的二次插值离散化。考虑到轴对称情况以及自由表面上非轴对称扰动的增长,证明了该方法在时间和空间上的收敛性。该方案在空间和时间维度的离散化方面收敛,这两个维度都具有三阶。

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76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
76A10号 粘弹性流体

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参考文献:

[1] Owens,R.G.:一种新的基于微观结构的人体血液本构模型,《非牛顿流体力学杂志》140,57-70(2006)·Zbl 1143.76344号 ·doi:10.1016/j.jnnfm.2006.01.015
[2] Rojas,H.A.G.:简化动脉几何中粘弹性血流的数值实现,医学工程与物理学29,491-496(2007)
[3] Mcleish,T.C.B。;Larson,R.G.:一类支链聚合物的分子本构方程:pom-pom聚合物,《流变学杂志》42,81-110(1998)
[4] Wagner,M.H。;Schaeffer,J.:《聚合物熔体拉伸和剪切流动的非线性应变测量评估》,《流变学报》33,506-516(1994)
[5] Wagner,M.H。;Kheirandish,S。;Hassager,O.:近单分散聚苯乙烯熔体瞬态和稳态拉伸粘度的定量预测,《流变学杂志》49,1317-1327(2005)
[6] A.凯。克兰霍德航空学院,第134号注释,1962年。
[7] 伯恩斯坦,B。;Kearsley,E.A。;Zapas,L.J.:有限应变应力松弛研究,《流变学会学报》7,391-410(1963)·Zbl 0139.42701号
[8] Doi,M。;Edwards,S.F.:浓缩聚合物系统的动力学。三、 本构方程,化学学会杂志-法拉第交易II 74,1818-1832(1978)
[9] Doi,M。;Edwards,S.F.:浓缩聚合物系统的动力学。四、 流变特性,化学学会杂志-法拉第交易II 75,38-54(1979)
[10] 爱德华兹,S.F。;Doi,M.:聚合物动力学理论,(1986)
[11] Mcleish,T.C.B。;Allgaier,J。;比克,D.K。;比什科,G。;Biswas,P。;布莱克威尔,R。;布洛蒂埃,B。;N.克拉克。;吉布斯,B。;Groves,D.J。;Heenan,R.K。;Hakiki,A。;约翰逊,J.M。;康德,R。;里德·D·J。;Young,R.N.:缠结H聚合物的动力学:理论、流变学和中子散射,《大分子》32,6734-6758(1999)
[12] 洛杉矶阿彻。;朱利安尼:缠结多臂(pom-pom)聚合物液体的线性和非线性粘弹性,《大分子》37,1076-1088(2004)
[13] 尼尔森,J.K。;香港拉斯穆森。;Denberg,M。;Almdal,K。;Hassager,O.:多臂聚苯乙烯的非线性支点动力学,大分子39,8844-8853(2006)
[14] 香港拉斯穆森。;Laillé,P。;Yu,K.:大振幅振荡伸长流,《流变学报》47,97-103(2008)
[15] Wagner,M.H。;罗伦·加里多,V.H。;尼尔森,J.K。;香港拉斯穆森。;Hassager,O.:双分散聚苯乙烯共混物瞬态和稳态拉伸粘度的本构分析,流变学杂志52,67-86(2008)
[16] 尼尔森,J.K。;香港拉斯穆森。;Hassager,O。;Mckinley,G.H.:单分散和双分散聚苯乙烯熔体的延伸粘度,《流变学杂志》50,453-476(2006)
[17] Wagner,M.H。;Bastian,H。;哈希曼,P。;明斯特,H。;梅斯纳,J。;Kurzbeck,S。;Langouche,F.:线性和长链支链聚烯烃熔体在拉伸流动中的应变硬化行为,流变学学报39,97-109(2000)
[18] Wagner,M.H。;埃里克,P。;哈希曼,P。;Meissner,J.:商业线性高密度聚乙烯熔体单轴、等双轴和平面拉伸的本构分析,《流变学杂志》42,621-638(1998)
[19] 巴赫。;香港拉斯穆森。;Longin,P-Y。;Hassager,O.:长丝拉伸流变仪自由表面非轴对称扰动的增长:实验和模拟,《非牛顿流体力学杂志》108,163-186(2002)·兹比尔1018.76500 ·doi:10.1016/S0377-0257(02)00129-5
[20] 埃里克森,T。;拉斯穆森,香港:《聚合物熔体流变性对等温成型中表面微观结构复制的影响》,《非牛顿流体力学杂志》127191-200(2005)
[21] 香港拉斯穆森。;Bach,A.:关于膨胀过程中线性聚合物熔体的破裂,《流变学学报》44,435-445(2005)
[22] 香港拉斯穆森。;Yu,K.:关于膨胀过程中支链聚合物熔体的破裂,《流变学学报》47,149-157(2008)
[23] 香港拉斯穆森。;Eriksson,T.:圆柱体中聚合物熔体的气体置换:实验和粘弹性模拟,《非牛顿流体力学杂志》143,1-9(2007)
[24] 奥利,P。;Wagner,M.H.:《分子应力函数模型中对流约束释放机制的修正》,《非牛顿流体力学杂志》135,68-81(2006)·Zbl 1195.76102号 ·doi:10.1016/j.jnnfm.2006.01.002
[25] 拉斯穆森,香港:用积分模型模拟三维粘弹性流动的时间相关有限元方法,《非牛顿流体力学杂志》84,217-232(1999)·Zbl 0941.76054号 ·doi:10.1016/S0377-0257(98)00153-0
[26] 拉斯穆森,香港:使用里夫林-索耶斯本构模型进行拉格朗日粘弹性流动计算,《非牛顿流体力学杂志》92,227-243(2000)·Zbl 0982.76064号 ·doi:10.1016/S0377-0257(00)00097-5
[27] Rasmussen,H.K.:使用广义分子应力函数模型进行拉格朗日粘弹性流动计算,《非牛顿流体力学杂志》106,107-120(2002)·Zbl 1068.76052号 ·doi:10.1016/S0377-0257(02)00081-2
[28] Keunings,R.:积分粘弹性流体的有限元方法,《流变学评论》,167-195(2003)
[29] 彼得斯,E.A.J.F。;Hulsen,医学硕士。;Den Brule,B.H.A.A.Van:使用时间可分离的rivlin-sawyers本构方程的图解欧拉粘弹性流动模拟,《非牛顿流体力学杂志》89209-228(2000)·Zbl 0962.76054号 ·doi:10.1016/S0377-0257(99)00026-9
[30] Hulsen,硕士。;彼得斯,E.A.J.F。;Den Brule,B.H.A.A.Van:使用积分本构方程求解复杂流动的变形场方法的新方法,《非牛顿流体力学杂志》98,201-211(2001)·Zbl 1040.76003号 ·doi:10.1016/S0377-0257(01)00110-0
[31] Wapperom,P。;Keunings,R.:《瞬态复杂流动中线性聚合物熔体的模拟》,《非牛顿流体力学杂志》95,67-83(2000)·Zbl 1013.76068号 ·doi:10.1016/S0377-0257(00)00165-8
[32] Wapperom等人。;Keunings,R.:使用pom-pom模型对瞬态复杂流动中支化聚合物熔体的数值模拟,《非牛顿流体力学杂志》97,267-281(2001)·Zbl 1030.76004号 ·doi:10.1016/S0377-0257(00)00223-8
[33] R.D.埃格霍姆。;克里斯滕森,S.F。;Szabo,P.:聚合物凝胶珠单轴压缩的应力-应变行为,应用聚合物科学杂志102,3037-3047(2006)
[34] 汤姆,M.F。;De Araujo,M.S.B。;阿尔维斯,M.F。;Pinho,F.T.:使用积分本构方程对粘弹性流动进行数值模拟:有限差分方法,计算物理杂志2274207-4243(2008)·Zbl 1236.76042号
[35] Khismatulin,D。;雷纳迪,Y。;Renardy,M.:用于三维粘弹性液-液模拟的VOF-PROST的开发和实现,《非牛顿流体力学杂志》140,120-131(2006)·Zbl 1125.76055号 ·doi:10.1016/j.jnnfm.2006.02.013
[36] Hassager,O.:具有势函数的K-BKZ流变状态方程的变分原理,《非牛顿流体力学杂志》9,321-328(1981)·Zbl 0475.76014号 ·doi:10.1016/0377-0257(81)85007-0
[37] Hassager,O。;Bisgaard,C.:麦克斯韦模型初值问题的有限元代码,《流变学报》21,534-536(1982)
[38] Hassager,O。;Bisgaard,C.:非牛顿流体流动模拟的拉格朗日有限元方法,《非牛顿流体力学杂志》12,153-164(1983)·Zbl 0513.76004号 ·doi:10.1016/0377-0257(83)80035-4
[39] 拉斯穆森,H.K。;Hassager,O.:瞬态粘弹性流动的模拟,《非牛顿流体力学杂志》46,289-305(1993)·Zbl 0771.76043号 ·doi:10.1016/0377-0257(93)85051-B
[40] 香港拉斯穆森。;Hassager,O.:用二阶时间积分模拟瞬态粘弹性流动,《非牛顿流体力学杂志》56,65-84(1995)
[41] 香港拉斯穆森。;Hassager,O.:关于聚合物液体中球体的沉降速度,化学工程与科学51,1431-1440(1996)
[42] Lamb,H.:流体动力学,(1932)
[43] 伯德·R·B。;R.C.阿姆斯特朗。;Hassager,O.:聚合物液体动力学,第一卷,(1987)
[44] 齐恩凯维奇,O。;Morgan,K.:有限元和近似,(1983年)·Zbl 0582.65068号
[45] Babuška,I.:有限元方法的误差界限,数值数学16,322-333(1971)·Zbl 0214.42001号 ·doi:10.1007/BF0216503
[46] Brezzi,F.:关于拉格朗日多面手产生的鞍点问题的存在性、唯一性和近似性,Revue française d’automatique,Informatique et recherche opérationnelle 8-R2,129-151(1974)·Zbl 0338.90047号
[47] Keast,P.:中等程度四面体求积公式,应用力学和工程中的计算机方法55,339-348(1986)·Zbl 0572.65008号 ·doi:10.1016/0045-7825(86)90059-9
[48] 申克,O。;Gärtner,K.:用PARDISO求解非对称稀疏线性方程组,《未来一代计算机系统杂志》20,475-487(2004)·Zbl 1062.65035号
[49] 申克,O。;Gärtner,K.:关于对称不定系统的快速因式分解旋转方法,数值分析电子交易23,158-179(2006)·Zbl 1112.65022号
[50] 罗,X.-L。;Tanner,R.I.:求解粘弹性流动问题的流线单元方案第二部分:积分本构模型,非牛顿流体力学杂志22,61-89(1986)·Zbl 0607.76005号 ·doi:10.1016/0377-0257(86)80004-0
[51] 杜邦,S。;克罗切特,M.J.:K.B.K.Z流体在突然收缩中的涡旋增长,《非牛顿流体力学杂志》29,81-91(1988)·Zbl 0666.76031号 ·doi:10.1016/0377-0257(88)85051-1
[52] 罗,X.-L。;Mitsoulis,E.:拉伸粘度对聚乙烯熔体收缩流中涡流增长影响的数值研究,流变学杂志34,309-342(1990)
[53] 伯恩斯坦,B。;Feigl,K.A。;Olsen,E.T.:轴对称突然收缩几何中粘弹性流体的稳态流动:数值结果的比较,流变学杂志38,53-71(1994)
[54] Feigl,K.A。;奥廷格,H.C.:LDPE熔体通过轴对称收缩的流动:数值研究和与实验结果的比较,《流变学杂志》38,847-874(1994)
[55] Barakos,G。;Mitsoulis,E.:通过孔口模挤压的数值模拟和IUPAC-LDPE熔体bagley修正预测,流变学杂志39,193-209(1995)
[56] Feigl,K.A。;奥廷格,H.C.:低密度聚乙烯熔体平面收缩流动的数值研究及与实验的比较,《流变学杂志》40,21-35(1996)
[57] Sun,J。;Phan Thien,N。;Tanner,R.I.:通过孔口模的挤出膨胀,《流变学学报》35,1-12(1996)
[58] 罗,X.L。;Tanner,R.I.:使用积分模型对长短圆模挤压实验进行有限元模拟,国际工程数值方法杂志25,9-22(1988)·Zbl 0637.76010号 ·doi:10.1002/nme.1620250104
[59] Barakos,G。;Mitsoulis,E.:IUPAC-LDPE挤压实验数值模拟的收敛性研究,非牛顿流体力学杂志58,315-329(1995)
[60] 香港拉斯穆森。;Christensen,J.H。;Göttsche,S.:聚合物熔体膨胀成椭圆形和圆形圆柱体,《非牛顿流体力学杂志》93,245-263(2000)·Zbl 1055.82533号 ·doi:10.1016/S0377-0257(00)00122-1
[61] 科尔特,M.I。;Szabo,P.:聚合物长丝的毛细管变稀,《流变学杂志》43,609-625(1999)
[62] 科尔特,M.I。;Hassager,O。;Renardy,M.:《流体细丝在拉伸过程中的失效与非失效》,《非牛顿流体力学杂志》76,137-151(1998)·Zbl 0965.76007号 ·doi:10.1016/S0377-0257(97)00115-8
[63] 科尔特,M.I。;香港拉斯穆森。;Hassager,O.:瞬态纤维拉伸流变仪,《流变学学报》36,285-302(1997)
[64] 弗格森,J。;莱利,B。;Granville,N.:压敏粘合剂的拉伸和粘附特性,Polymer 38,795-800(1997)
[65] Gupta,R.K。;Nguyen,D.A。;Sridhar,T.:《长丝拉伸流变仪中的弹性不稳定性》,205-208(2000)
[66] Spiegelberg,S.H。;Mckinley,G.H.:拉伸流动中粘弹性聚合物溶液的应力松弛和弹性脱粘,《非牛顿流体力学杂志》67,49-76(1996)
[67] 拉斯穆森,H.K。;Hassager,O.:表面张力对聚合物长丝弹性脱粘的作用,《流变学杂志》45,527-537(2001)
[68] Currie,P.K.:由doi-edwards和curtis-bird动力学理论模型预测的聚合物熔体本构方程,《非牛顿流体力学杂志》11,53-68(1982)·Zbl 0492.76003号 ·doi:10.1016/0377-0257(82)85015-5
[69] Baumgaertel,M。;Schausberger,C。;Winter,H.H.:具有均匀长度线性柔性链的聚合物的松弛,《流变学学报》29,400-408(1990)
[70] 马塔,J.E。;Tytus,R.P.:使用下落圆柱体的液体拉伸,《非牛顿流体力学杂志》35215-229(1990)
[71] Sridhar,T。;Tirtaadmadja,V。;Nguyen,D.A。;Gupta,R.K.:聚合物溶液拉伸粘度的测量,《非牛顿流体力学杂志》40,271-280(1991)
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