一种用于求解非牛顿液体流动中表面波的鲁棒数值策略
流体动力学
2023-11-21 v1
摘要
液膜的重力驱动流动在自然界和工业中十分常见，例如滑坡、熔岩流、核反应堆冷却以及涂覆工艺。在许多这类情形中，液体为非牛顿流体并具有特定特征。在本文中，我们在失稳起始阶段数值分析了重力作用下下落的非牛顿液体液膜的时间稳定性。液体在斜面上流动，在某些条件下出现表面波，且我们事先不固定其流变行为。为此，我们使用了 Carreau-Yasuda 模型而未赋予其常数特定值，并计算了一般稳定性解。该数值策略基于 Chebyshev 多项式展开来离散化 Orr-Sommerfeld 方程与边界条件，并采用 Galerkin 方法求解广义特征值问题。此外，实现了逆迭代法以提高精度并改善计算时间。结果是一个鲁棒且轻量的数值工具，能够求解不同流体的临界条件，我们借此分析了一些关键流体。我们表明，该通用代码的输出与先前针对特定计算所获得的的解相吻合。除了增进我们对非牛顿液体中表面波失稳的认识外，我们的发现为获得关于失稳起始的综合解提供了新的工具。
引用
@article{arxiv.2311.11986,
title = {A robust numerical strategy for finding surface waves in flows of non-Newtonian liquids},
author = {Bruno Pelisson Chimetta and Erick de Moraes Franklin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.11986},
year = {2023}
}
备注
This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/