利用浸没边界-格子玻尔兹曼-有限元耦合法高效精确模拟流体中可变形颗粒
软凝聚态物质
2010-08-10 v1
摘要
在简单剪切流中自由悬浮的初始球形胶囊的变形，可以在小变形极限下解析计算 [D. Barthes-Biesel, J. M. Rallison, The Time-Dependent Deformation of a Capsule Freely Suspended in a Linear Shear Flow, J. Fluid Mech. 113 (1981) 251-267]。利用这些解析近似，研究了网格划分方法、空间分辨率以及浸没边界法的离散 delta 函数对浸没边界-格子玻尔兹曼-有限元耦合法所得数值结果的影响。对于胶囊膜的描述，采用了有限元法和 Skalak 本构模型 [R. Skalak et al., Strain Energy Function of Red Blood Cell Membranes, Biophys. J. 13 (1973) 245-264]。我们的主要目标是研究低分辨率下的当前模型，为高效且精确地模拟流体中多个可变形颗粒提供坚实基础。我们得出结论：膜网格的细节（如划分方法和分辨率）仅起次要作用。流体动力学分辨率，即离散 delta 函数的宽度，会显著影响模拟的精度。delta 函数的离散化引入了一个人工长度尺度，该尺度有效改变了胶囊的半径和可变形性。我们讨论了在保持高精度的同时，减少流体中可变形物体模拟计算时间的可能性。
引用
@article{arxiv.1004.2416,
title = {Efficient and accurate simulations of deformable particles immersed in a fluid using a combined immersed boundary lattice Boltzmann finite element method},
author = {Timm Krüger and Fathollah Varnik and Dierk Raabe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1004.2416},
year = {2010}
}
备注
23 pages, 14 figures, 3 tables