胡安·路易斯·普列托;詹姆·卡皮奥 A-SLEIPNNIR:用于移动界面的多尺度、各向异性自适应粒子级集框架。输运方程应用。 (英语) Zbl 1416.76124号 J.计算。物理学。 377, 89-116 (2019). 小结:我们在本文中介绍了“A-SLEIPNNIR”(牛顿和非牛顿界面流变学粒子水平集的自适应半图形集成实现)。该方法结合了传输算子的半拉格朗日方法、界面捕捉的粒子水平集技术(具有二阶精确重传)和空间分辨率的各向异性网格细化。高阶二次有限元离散化和后验误差分析产生了一个度量张量,并将其传递给各向异性网格生成器。在一系列基准问题中,我们探讨了数值格式的特殊特性,例如标记粒子的影响、重新初始化过程或自适应网格细化(AMR)策略,这些基准问题用于求解具有解析提供的无发散速度场的界面输运方程。结果表明,我们的方法为移动界面生成了一个精确、健壮且计算成本低廉的框架,适用于科学和工程应用。 引用于4文件 MSC公司: 76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用 65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 65M50型 涉及偏微分方程初值和初边值问题数值解的网格生成、细化和自适应方法 76T99型 多相多组分流动 关键词:移动接口;粒子级别集;有限元法;自适应网格细化;各向异性;输运方程 软件:PRAgMaTIc公司;砰砰声;A-SLEIPNNIR公司;DMPlex公司;火星 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{J.L.Prieto}和textit{J.Carpio},J.Compute。物理。377、89-116(2019年;Zbl 1416.76124) 全文: 内政部 参考文献: [1] 陈,S。;梅里曼,B。;Osher,S。;Smereka,P.,解决Stefan问题的简单水平集方法,J.Compute。物理。,135, 1, 8-29 (1997) ·Zbl 0889.65133号 [2] 拉赫曼,M.M。;Feng,Y。;扬基洛夫,T.E。;Oden,J.T.,预测肿瘤生长的全耦合时空多尺度建模框架,计算。方法应用。机械。工程,320,261-286(2017)·Zbl 1439.74209号 [3] 宫崎骏,S。;Takeuchi,S。;Kajishima,T.,流体与具有任意流体渗透率的膜之间相互作用问题的数值方法,J.Compute。物理。,345, 33-57 (2017) ·Zbl 1378.76049号 [4] 对冲,L.O。;金·H·A。;Jack,R.L.,形状优化的随机水平集方法,J.Compute。物理。,348, 82-107 (2017) ·Zbl 1380.65111号 [5] Prieto,J.L.,非牛顿流体中浮力驱动液滴的随机粒子水平集模拟,J.非牛顿。流体力学。,226, 16-31 (2015) [6] 泽尼特,R。;Feng,J.,非牛顿液体中气泡、液滴和颗粒之间的流体动力学相互作用,阿努。流体力学版次。,50, 1, 505-534 (2018) ·Zbl 1384.76055号 [7] Dahal,J。;McFarland,J.,《带有蒸发颗粒的激波驱动多相流的数值方法》,J.Compute。物理。,344, 210-233 (2017) ·Zbl 1380.76057号 [8] Liu,G.R.,《无网格方法:超越有限元方法》(2009),CRC出版社 [12] Donea,J。;A.韦尔塔。;彭霍特,J.-P。;Rodriguez-Ferran,A.,《计算力学百科全书》,第1部分:基本原理,第14章:任意拉格朗日-俄勒方法(2004),威利父子公司 [13] Boscheri,W。;Dumbser,M.,在移动的非结构化网格上具有后验子单元有限体积限制的任意拉格朗日-欧拉间断Galerkin格式,J.Compute。物理。,346, 449-479 (2017) ·Zbl 1378.76044号 [14] 希特,C.W。;Nichols,B.D.,自由边界动力学的流体体积(VOF)方法,计算机杂志。物理。,39, 201-225 (1981) ·Zbl 0462.76020号 [15] López,J。;埃尔南德斯,J。;Gómez,P。;Faura,F.,在一般凸网格中重建PLIC的一种新的体积守恒实施方法,J.Compute。物理。,316, 338-359 (2016) ·Zbl 1349.76627号 [17] Jackmin,D.,使用相场建模计算两相Navier-Stokes流,J.Compute。物理。,155, 1, 96-127 (1999) ·Zbl 0966.76060号 [18] Wick,T.,《耦合流体-结构相互作用与相场断裂》,J.Compute。物理。,327, 67-96 (2016) ·Zbl 1373.74043号 [19] Elliott,C.M。;Stinner,B.,两相生物膜的表面相场模型,SIAM J.Appl。数学。,70, 8, 2904-2928 (2010) ·Zbl 1209.92003年9月 [20] Osher,S。;Sethian,J.A.,《以曲率相关速度传播的前沿:基于哈密尔顿-雅可比公式的算法》,J.Compute。物理。,79, 12-49 (1988) ·Zbl 0659.65132号 [21] Sethian,J.A.,《水平集方法和快速推进方法:计算几何、流体力学、计算机视觉和材料科学中的进化接口》(1999),剑桥大学出版社·Zbl 0973.76003号 [22] Gibou,F。;Fedkiw,R。;Osher,S.,《水平集方法及其最新应用综述》,J.Compute。物理。,353, 82-109 (2018) ·Zbl 1380.65196号 [25] Dyadechko,V。;Shashkov,M.,《从力矩数据重建多材料界面》,J.Compute。物理。,227, 11, 5361-5384 (2008) ·Zbl 1220.76048号 [26] 郑伟。;朱,B。;Kim,B。;Fedkiw,R.,带表面张力的混合粒子MAC网格表示的一种新的不可压缩性离散化,J.Compute。物理。,280,C,96-142(2015)·Zbl 1349.76070号 [29] 张,Q。;Fogelson MARS,A.,通过映射和调整正则半代数集进行接口跟踪的分析框架,SIAM J.Numer。分析。,54, 2, 530-560 (2016) ·兹比尔1332.76066 [30] 巴布什卡,I。;Rheinboldt,W.C.,有限元法的后验误差估计,Int.J.Numer。方法工程,12,10,1597-1615(1978)·Zbl 0396.65068号 [31] Gómez,P。;赫尔南德斯,J。;López,J.,《关于界面流动窄带局部精细水平集方法中的重新初始化程序》,国际期刊Numer。方法工程,63,10,1478-1512(2005)·Zbl 1086.76559号 [32] Ahn,H.T。;Shashkov,M.,自适应流体力矩法,J.Compute。物理。,228, 8, 2792-2821 (2009) ·Zbl 1282.76147号 [33] 波·W。;Shashkov,M.,基于自适应重联的任意拉格朗日-欧拉方法,J.Compute。物理。,299, 902-939 (2015) ·Zbl 1352.65602号 [34] 摩根,N。;Waltz,J.,《利用自适应网格细化在四面体网格上演化前沿的三维水平集方法》,J.Compute。物理。,336, 492-512 (2017) ·Zbl 1375.76112号 [35] Baiges,J。;科迪纳,R。;Pont,A。;Castillo,E.,自由表面流动的自适应固定网格ALE方法,计算。方法应用。机械。工程,313159-188(2017)·Zbl 1439.76047号 [36] Papoutsakis,A。;萨欣,S。;贝格,S。;达奈拉,I。;Luddens,F.,《间断Galerkin方法的高效自适应网格细化(AMR)算法:可压缩两相流计算的应用》,J.Compute。物理。,363, 399-427 (2018) ·Zbl 1392.76029号 [37] 弗雷,P.-J。;Alauzet,F.,CFD计算的各向异性网格自适应,计算。方法应用。机械。工程,194,48,5068-5082(2005)·Zbl 1092.76054号 [38] 法雷尔,P。;米歇尔蒂,S。;Perotto,S.,《3D应用的各向异性Zienkiewicz-Zhu型误差估计器》,国际期刊数值。《工程方法》,85,6671-692(2011)·Zbl 1217.76037号 [39] 多列希,V。;May,G。;Rangarajan,A.,自适应间断Galerkin格式的连续hp网格模型,应用。数字。数学。,124,附录C,1-21(2018)·Zbl 1377.65162号 [40] 别克,C。;Dapogny,C。;Frey,P.,《求解水平集平流方程的精确各向异性自适应方法》,《国际期刊数值》。《液体方法》,70,7,899-922(2012)·Zbl 1412.65133号 [41] Dapogny,C。;Dobrzynski,C。;Frey,P.,《三维自适应区域网格划分、隐式区域网格划分以及自由和移动边界问题的应用》,J.Compute。物理。,262, 358-378 (2014) ·Zbl 1349.76598号 [42] 阿布格拉尔,R。;Beaugendre,H。;Dobrzynski,C.,使用非结构化各向异性网格自适应结合水平集和惩罚技术的浸入式边界方法,J.Compute。物理。,257, 83-101 (2014) ·Zbl 1349.76580号 [43] Brèthes,G。;Dervieux,A.,泊松问题的各向异性赋范网格自适应,J.Compute。物理。,332, 804-826 (2016) ·Zbl 1352.65472号 [44] 巴拉尔,N。;奥利维尔,G。;Alauzet,F.,《三维时间相关问题的时间准确各向异性网格自适应与实体移动几何体》,J.Compute。物理。,331, 157-187 (2017) ·Zbl 1380.65232号 [45] 兰格,M。;米切尔,L。;Knepley,M.G。;Gorman,G.J.,《使用PETSc DMPlex在Firedrake中进行高效网格管理》,SIAM J.Sci。计算。,38、5、S143-S155(2016)·Zbl 1352.65613号 [46] 阿劳泽,F。;Loseille,A.,计算流体动力学各向异性网格自适应十年进展,计算。辅助设计。,72, 13-39 (2016) [47] Donea,J。;Huerta,A.,《流动问题的有限元方法》(2003),John Wiley&Sons [48] Shu,C.-W.,《含时对流主导偏微分方程的高阶WENO和DG方法:几个最新发展的简要综述》,J.Compute。物理。,316, 598-613 (2016) ·Zbl 1349.65486号 [49] 阿奎尔,H。;佩雷蒂,C。;维尼尔,C。;达米安,S。;Nigro,N.M.,基于通量重建的无振荡流动求解器,J.Compute。物理。,365, 135-148 (2018) ·Zbl 1395.76043号 [50] Staniforth,A。;Cóté,J.,《大气模式的半拉格朗日积分方案——综述》,Mon。《天气评论》,119,9,2206-2223(1991) [51] 应变,J.,水平集方程的半图解法,J.计算。物理。,151, 2, 498-533 (1999) ·Zbl 0942.76060号 [52] Prieto,J.L.,SLEIPNNIR:牛顿和非牛顿界面流的多尺度粒子水平集方法,计算。方法应用。机械。工程,307164-192(2016)·兹比尔1436.76033 [53] 卡皮奥,J。;Prieto,J.L.,用半拉格朗日格式求解对流占优方程的各向异性、完全自适应算法,计算。方法应用。机械。工程,273,77-99(2014)·Zbl 1296.76080号 [54] 卡皮奥,J。;Prieto,J.L。;Vera,M.,解低马赫数瞬态燃烧问题的局部各向异性自适应算法,J.Compute。物理。,306, 19-42 (2016) ·Zbl 1351.76051号 [55] 扎赫迪,S。;Tornberg,A.K.,通过距离函数扩展的水平集方法中的Delta函数近似,J.Compute。物理。,229, 2199-2219 (2010) ·Zbl 1186.65018号 [56] F.Hecht,BAMG:二维各向异性网格生成器,用户指南。罗克扬科特INRIA。;F.Hecht,BAMG:二维各向异性网格生成器,用户指南。INRIA,罗库库尔。 [57] 卡皮奥,J。;Prieto,J.L。;Bermejo,R.,椭圆问题的各向异性“面向目标”网格自适应性,SIAM J.Sci。计算。,35、2、A861-A885(2013)·Zbl 1266.65189号 [58] 江,L。;刘,F。;Chen,D.,一种用于界面捕获的具有优化粒子校正程序的快速粒子水平集方法,J.Compute。物理。,299, 804-819 (2015) ·Zbl 1352.65240号 [59] 罗科斯,G。;Gorman,G.,PRAgMaTIc-并行各向异性自适应网格工具包,(Facing the Multicore-Challenge III.Facing the Multicore-Chanllenge III,Telection Notes in Computer Science,vol.7686(2013),Springer Berlin Heidelberg),143-144 [60] Shampine,L.F.,一些实用的龙格-库塔公式,数学。计算。,46、173、135-150(1986年)·Zbl 0594.65046号 [61] Zalesak,S.T.,流体的全多维通量校正传输算法,J.Compute。物理。,31, 335-362 (1979) ·Zbl 0416.76002号 [62] 安斯沃思,M。;Oden,J.,有限元分析中的后验误差估计,计算。方法应用。机械。工程,142,1,1-88(1997)·Zbl 0895.76040号 [63] Prieto,J.L。;Carpio,J.,A-SLEIPNNIR的数据集:纯平流问题中的移动界面,门德利数据,v3 [64] Janicke,L。;Kost,A.,有限元解的收敛性,IEEE Trans。马格纳。,35, 3, 1414-1417 (1999) [65] Rudman,M.,《界面流动计算的体积跟踪方法》,国际期刊数值。液体方法,24,7,671-691(1997)·Zbl 0889.76069号 [66] Kim,H。;Liou,M.-S.,三维变形界面的精确自适应水平集方法和锐化技术,计算。流体,44,1,111-129(2011)·Zbl 1271.76244号 [67] 常春藤,C.B。;Moin,P.,《非结构网格上保守和有界流体平流体积》,J.Compute。物理。,350, 1, 387-419 (2017) ·Zbl 1380.76149号 [68] Norman,M.R.,一种用于高效、稳健和避免通信的多维传输的WENO-limited、ADER-DT有限体积方案,J.Compute。物理。,274, 1-18 (2014) ·Zbl 1352.65284号 [69] 诺曼,M.R。;Nair,R.D.,《固有保守非多项式重映射方案:在半拉格朗日输运中的应用》,孟买。《天气评论》,136、12、5044-5061(2008) [70] 哈维·D·J。;Fletcher,D.F.,《一种新的流体平流体积算法:定义的捐赠区域方案》,国际期刊Numer。液体方法,35,2,151-172(2001)·Zbl 0991.76062号 [71] 杨,X。;詹姆斯·A·J。;Lowengrub,J.等人。;郑,X。;Cristini,V.,《非结构化三角形网格的自适应耦合水平集/体积流体界面捕获方法》,J.Compute。物理。,217, 2, 364-394 (2006) ·Zbl 1160.76377号 [72] Rider,W.J。;Kothe,D.B.,重建体积跟踪,J.Compute。物理。,141, 2, 112-152 (1998) ·兹伯利0933.76069 [73] LeVeque,R.J.,不可压缩流平流的高分辨率保守算法,SIAM J.Numer。分析。,33227-665(1996年)·兹比尔0852.76057 [74] 哈维·D·J。;Fletcher,D.F.,《一种新的流体体积平流算法:流格式》,J.Compute。物理。,162,1,1-32(2000年)·Zbl 0964.76068号 [75] Aulisa,E。;Manservisi,S。;Scardovelli,R.,一种与区域保护标记重新分布方法相结合的三维界面跟踪表面标记算法,J.Compute。物理。,197, 2, 555-584 (2004) ·Zbl 1079.76605号 [76] Aulisa,E。;Manservisi,S。;Scardovelli,R.,两相流和自由边界流界面重建和平流的混合标记和流体体积法,J.Compute。物理。,188, 611-639 (2003) ·Zbl 1127.76346号 [77] 陈,X。;Yang,V.,薄区域多相流模拟的基于厚度的自适应网格细化方法,J.Compute。物理。,269, 22-39 (2014) ·Zbl 1349.76594号 [78] Smolarkiewicz,P.K.,多维Crowley平流方案,周一。《天气评论》,110、12、1968-1983(1982) [79] Staniforth,A。;科特,J。;Pudykjewicz,J.,《关于“Swolarkiewicz变形流”的评论》,周一。《天气评论》,115、4、894-900(1987) [80] 宁格戈达,B。;Premachandran,B.,《具有多向平流算法的耦合水平集和流体体积法,用于有相变和无相变的两相流》,《国际热质转换杂志》。,79, 532-550 (2014) [81] Aldredge,R.,三维界面追踪的半拉格朗日对流传播(SLAP)方案,J.Compute。物理。,229, 12, 4683-4702 (2010) ·Zbl 1305.76070号 [82] Aboiyar,T。;Georgoulis,E.H。;Iske,A.,使用基于核的多谐波样条WENO重建的自适应ADER方法,SIAM J.Sci。计算。,32, 6, 3251-3277 (2010) ·Zbl 1221.65236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。