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使用最小二乘辅助“幽灵细胞”技术增强耦合浸没边界无限体格子Boltzmann方法(IB-FVLBM)。 (英语) Zbl 07824631号

小结:本文提出了一种新的混合数值方法,将基于“虚胞”的浸没边界(IB)方法与有限体积格子Boltzmann方法(FVLBM)耦合。在实施过程中,网格单元分为三种类型,即“流体电池”, “固体电池“和”幽灵细胞“,其中”幽灵细胞“是的第一层”固体电池“靠近”流体电池”. 由于墙体边界条件反映在“幽灵细胞”,其中变量的高精度重建将是当前方法的关键。然后,使用FVLBM方案更新“流体电池”,并导出了一个基于最小二乘插值的公式来构造其中的分布函数。此外,流碰撞格子Boltzmann方法中嵌入的反弹格式将用作壁边界条件。此外,对于一类移动边界问题,“新鲜电池“也被考虑。为了验证本方法的正确性,利用静止圆柱和平移圆柱、旋转摆动圆柱、,在静止流体和自由流中围绕摆动圆柱体的两个更复杂的流动。此外,Taylor-Couette流的模拟也验证了该方法的时空准确性。所获得的精确模拟结果表明,该混合IB-FVLBM能够对不可压缩流动状态下的定常和运动边界问题进行计算机模拟。

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76倍 流体力学
82至XX 统计力学,物质结构
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参考文献:

[1] Peskin,C.,《心脏瓣膜周围的流动模式:数值方法》,J.Compute。物理。,10, 2, 252-271, 1972 ·兹比尔0244.92002
[2] 希特,C。;Amsden,A。;库克,J.,所有流速的任意拉格朗日-欧拉计算方法,J.计算。物理。,14, 3, 227-253, 1974 ·Zbl 0292.76018号
[3] 法尔,E。;盖尔,M。;Krafczyk,M.,在滑动网格上用累积晶格Boltzmann模型模拟流体中旋转物体,计算。数学。申请。,79, 1, 3-16, 2020 ·Zbl 1443.76171号
[4] Löhner,R。;Yang,C.,运动物体的改进ALE网格速度,Commun。数字。方法工程,12,10,599-6081996·Zbl 0858.76042号
[5] Helenbrook,B.,《使用双调和算子的网格变形》,国际期刊Numer。方法工程,56,7,1007-10212003·Zbl 1047.76044号
[6] Kettemann,J。;加廷,I。;Bonten,C.,《模拟静态和运动几何体的有限体积浸没边界法的验证和验证》,J.Non-Newton。流体力学。,290,第104510条,第2021页
[7] Z.Feng。;Michaelides,E.,Proteus:颗粒流模拟中的直接强制方法,J.Compute。物理。,202, 1, 20-51, 2005 ·Zbl 1076.76568号
[8] Cheng,Y。;Zhang,H.,浸没边界法和格子Boltzmann法耦合FSI模拟二尖瓣叶流动,计算。液体,39,5871-8812010·Zbl 1242.76372号
[9] De Rosis,A。;Falcucci,G。;乌贝蒂尼,S。;Ubertini,F.,采用耦合晶格Boltzmann有限元方法和浸入边界法对柔性扑翼的气动弹性研究,J.Fluids Struct。,49, 516-533, 2014
[10] 米塔尔,R。;Iaccarino,G.,《浸入式边界方法》,Annu。流体力学版次。,37, 239-261, 2005 ·Zbl 1117.76049号
[11] 拉帕卡,N。;Sarkar,S.,《复杂几何形状分层流直接和大涡模拟的浸没边界法》,J.Compute。物理。,322511-5341016年·Zbl 1351.76181号
[12] 常数,B。;Péron,S。;Beaugendre,H。;Benoit,C.,《笛卡尔网格湍流模拟的改进浸没边界法》,J.Compute。物理。,435,第110240条,2021年·Zbl 07503726号
[13] 德图利奥,M。;德帕尔马,P。;艾卡里诺,G。;帕斯卡齐奥,G。;Napolitano,M.,《使用局部网格细化的可压缩流浸没边界法》,J.Compute。物理。,225, 2, 2098-2117, 2007 ·Zbl 1118.76043号
[14] 钱,Y。;d’Humières,d。;Lallemand,P.,Navier-Stokes方程的格子BGK模型,Europhys。莱特。,17, 6, 479-484, 1992 ·Zbl 1116.76419号
[15] 张,C。;Cheng,Y。;朱,L。;Wu,J.,通过迭代力修正提高浸没边界晶格Boltzmann耦合格式的精度,计算。流体,124246-2602016·Zbl 1390.76949号
[16] 胡,Y。;李,D。;舒,S。;Niu,X.,用于模拟热流问题的有效浸没边界晶格Boltzmann方法,Commun。计算。物理。,20, 5, 1210-1257, 2016 ·Zbl 1373.76244号
[17] 梅,R。;罗,L。;Shyy,W.,格子Boltzmann方法中的精确曲线边界处理,J.Compute。物理。,155, 2, 307-330, 1999 ·Zbl 0960.82028号
[18] 郭,Z。;郑,C。;Shi,B.,格子Boltzmann方法中边界条件的外推方法,物理学。流体,14,6,2007-2010,2002·Zbl 1185.76156号
[19] 彭,Y。;Luo,L.,LBE中浸入边界和插值反弹方法的比较研究,Prog。计算。流体动力学。,8, 1-4, 156-167, 2008 ·Zbl 1388.76306号
[20] Yu,D。;梅,R。;罗,L。;Shyy,W.,用格子Boltzmann方程方法进行粘性流计算,Prog。Aerosp.航空公司。科学。,39, 5, 329-367, 2003
[21] 郭,Z。;Shu,C.,格子Boltzmann方法及其在工程中的应用,2013年,世界科学·Zbl 1278.76001号
[22] 何,X。;罗,L.,晶格玻尔兹曼方法理论:从玻尔兹曼方程到晶格玻尔茨曼方程,物理学。E版,56、6、6811-6817,1997
[23] 菲利波娃,O。;Hänel,D.,格子的网格细化-BGK模型,J.Compute。物理。,147, 1, 459-467, 1998
[24] 陈,X。;柴,Z。;Wang,H。;Shi,B.,不可压缩流动的时间和空间二阶精度有限差分格子Boltzmann方法,计算。数学。申请。,80, 12, 3066-3081, 2020 ·Zbl 1459.76095号
[25] 罗西,N。;乌贝蒂尼,S。;贝拉,G。;Succi,S.,《三维非结构晶格Boltzmann方法》,国际期刊Numer。方法流体,49,6,619-6332005·兹比尔1236.76051
[26] 郭,Z。;郑,C。;Shi,B.,格子Boltzmann方法中速度和压力边界条件的非平衡外推方法,中国。物理。,11, 4, 366-374, 2002
[27] Guzel,G。;Koc,I.,使用基于有限体积的格子Boltzmann流动求解器模拟湍流,Commun。计算。物理。,17, 1, 213-232, 2015 ·Zbl 1373.76129号
[28] 佩莱林,N。;莱克莱尔,S。;Reggio,M.,Spalart-Allmaras湍流模型在求解湍流翼型流动的多域格子Boltzmann方法中的实现,计算。数学。申请。,70, 12, 3001-3018, 2015 ·Zbl 1443.76184号
[29] Wang,Y。;钟,C。;曹,J。;卓,C。;Liu,S.,用于模拟层流到湍流区域流体流动的简化有限体积格子Boltzmann方法,第一部分:数值框架及其在层流模拟中的应用,计算。数学。申请。,79, 5, 1590-1618, 2020 ·Zbl 1443.65168号
[30] Wang,Y。;钟,C。;曹,J。;卓,C。;Liu,S.,流体从层流到湍流流动模拟的简化有限体积格子Boltzmann方法,第二部分:湍流模拟的扩展,计算。数学。申请。,79, 8, 2133-2152, 2020 ·Zbl 1437.65167号
[31] 米塔尔,R。;Dong,H。;博兹库塔斯,M。;Najjar,F。;瓦尔加斯,A。;von Loebbecke,A.,《复杂边界不可压缩流动的通用锐界面浸没边界法》,J.Compute。物理。,227, 10, 4825-4852, 2008 ·Zbl 1388.76263号
[32] 陈,S。;Xu,K。;Li,Z.,不规则几何气体动力学方案的笛卡尔网格法,J.Compute。物理。,326, 862-877, 2016 ·Zbl 1373.76229号
[33] 拉格塔,L。;斯里尼瓦桑,B。;Sinha,S.,针对中间马赫数的统一气体动力学方案与笛卡尔网格法相结合,Int.J.Numer。方法流体,85,9,507-5242017
[34] Seo,J。;Mittal,R.,复杂几何形状中声波散射和低马赫数流致声的高阶浸没边界法,J.Compute。物理。,230, 4, 1000-1019, 2011 ·Zbl 1391.76698号
[35] 袁,R。;Zhong,C.,可压缩粘性流的浸没边界法及其在气动BGK格式中的应用,应用。数学。型号。,55, 417-446, 2018 ·兹比尔1480.76104
[36] Seo,J。;Mittal,R.,《复杂静止和移动物体周围的空气动力学声音计算》(第49届美国航空航天协会航空科学会议,包括新视野论坛和航空航天博览会,2011年),1087
[37] Huang,J.,模型Boltzmann方程的保守离散纵标法,计算。流体,45261-2672011·兹比尔1430.76013
[38] 何,Q。;陶,S。;杨,X。;卢·W。;He,Z.,笛卡尔网格中复杂几何微流动的离散统一气体动力学方案模拟,Phys。流体,33,4,第042005条,2021页
[39] 吴,C。;Young,D。;Chiu,C.,用混合笛卡尔/浸没边界和任意拉格朗日-欧拉有限元法模拟波-结构相互作用,J.Compute。物理。,254, 155-183, 2013 ·Zbl 1349.76286号
[40] Wang,Y。;钟,C。;Liu,S.,用于低速连续体和稀薄流动模拟的任意拉格朗日-正则型离散统一气体动力学方案,物理。E版,第100、6条,第063310页,2019年
[41] Wang,Y。;刘,S。;卓,C。;Zhong,C.,用于解决低速连续流和稀薄流中流体-结构相互作用问题的离散统一气体动力学方案,Acta Aerodyn。罪。,40, 3, 87-97, 2022
[42] Wang,Y。;刘,S。;卓,C。;钟,C.,微电子机械系统中涉及稀薄气体效应的非线性压缩薄膜阻尼的研究,计算。数学。申请。,114, 188-209, 2022 ·Zbl 1524.76308号
[43] Wang,Y。;刘,S。;钟,C。;Zhuo,C.,用于跨声速连续体和稀薄气体流动的移动边界模拟的任意拉格朗日-厄勒里安型守恒离散统一气体动力学格式,应用。数学。型号。,113, 545-572, 2023 ·Zbl 1505.65280号
[44] Chen,L。;Schaefer,L.,以细胞为中心的有限体积离散Boltzmann方法的统一和保留的Dirichlet边界处理,Phys。《流体》,第27、2条,第027104页,2015年
[45] 施蒂布勒,M。;托尔克,J。;Krafczyk,M.,有限体积晶格Boltzmann方法的迎风离散格式,计算。流体,35,8,814-8192006·Zbl 1177.76329号
[46] Ladd,A.,通过离散Boltzmann方程对颗粒悬浮液进行数值模拟。第1部分。理论基础,J.流体力学。,271, 285-309, 1994 ·Zbl 0815.76085号
[47] 赖,M。;Peskin,C.,《一种形式上具有二阶精度和降低数值粘性的浸没边界法》,J.Compute。物理。,160, 2, 705-719, 2000 ·Zbl 0954.76066号
[48] 吴,J。;舒,C。;Zhang,Y.,用浸没边界晶格Boltzmann方法的变体模拟运动物体周围的不可压缩粘性流,国际期刊Numer。方法流体,62,3,327-3542010·Zbl 1377.76027号
[49] White,F.,《粘性流体流动》,1991年,McGraw-Hill
[50] 郭,Z。;Shi,B。;Wang,N.,不可压缩Navier-Stokes方程的Lattice BGK模型,计算。物理。,165, 1, 288-306, 2000 ·Zbl 0979.76069号
[51] Tritton,D.,低雷诺数下通过圆柱体的流动实验,流体力学杂志。,1959年6月4日,547-567·Zbl 0092.19502号
[52] Fornberg,B.,《绕圆柱稳态粘性流的数值研究》,J.流体力学。,98, 4, 819-855, 1980 ·Zbl 0428.76032号
[53] Park,J。;Kwon,K。;Choi,H.,雷诺数高达160时圆柱绕流的数值解,J.Mech。科学。技术。,12, 6, 1200-1205, 1980
[54] 何,X。;Doolen,G.,《曲线坐标系上的格子Boltzmann方法:绕圆柱流动》,J.Compute。物理。,134, 2, 306-315, 1997 ·Zbl 0886.76072号
[55] 李伟(Li,W.)。;Luo,L.,任意非结构网格上近似不可压缩流动的有限体积格子Boltzmann方法,Commun。计算。物理。,20, 2, 301-324, 2016 ·Zbl 1373.76256号
[56] Williamson,C.,《低雷诺数圆柱尾迹涡脱落的斜模式和平行模式》,《流体力学杂志》。,206, 579-627, 1989
[57] 扎尔哈米,A。;马格里比,M。;加西米,J。;Ubertini,S.,具有改进稳定性的格子Boltzmann有限体积公式,Commun。计算。物理。,12, 1, 42-64, 2012 ·Zbl 1373.76280号
[58] Choi,S。;Choi,H。;Kang,S.,低雷诺数下旋转振荡圆柱的流动特性,物理。流体,14,8,2767-2772002·Zbl 1185.76086号
[59] 郭,X。;帕拉尼萨米,R。;Cao,J.,一个二维IB-LBM框架,结合重新跟踪的RCVM,用于评估建筑物配置上龙卷风的旋转强度,工程结构。,131, 57-68, 2017
[60] 德丸,P。;Dimotakis,P.,圆柱尾迹的旋转振荡控制,J.流体力学。,224, 77-90, 1991
[61] 杜奇,H。;杜斯特,F。;贝克尔,S。;Lienhart,H.,低雷诺数绕低keulegan-carpenter数振荡圆柱流动,J.流体力学。,360, 249-271, 1998 ·Zbl 0922.76024号
[62] 莫里森,J。;约翰逊,J。;Schaaf,S.,表面波对桩施加的力,J.Pet。技术。,2, 5, 149-154, 1950
[63] 库马尔·纳夫罗斯,S。;Mittal,S.,《圆柱体的强迫振动锁定》,Phys。流体,28,11,第113605条,pp.,2016
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