二维囊泡悬浮液的低分辨率模拟
流体动力学
2018-01-09 v2 计算物理
摘要
囊泡悬浮液出现在许多生物和工业应用中。这些悬浮液的特征在于囊泡因与主体流体相互作用以及其大变形和非线性弹性特性而具有丰富而复杂的动力学。许多现有的最先进数值格式能够求解此类复杂的囊泡流动。然而，即使使用可证明的最优算法，这些模拟在计算上也可能非常昂贵，特别是对于含有大量囊泡的悬浮液。在本文中，我们研究了一些算法经验修正的效果，试图使低分辨率模拟更稳定且更具预测性。基于我们对多种流动构型的经验研究，我们提出了一种尝试以系统方式整合这些修正的格式。该低分辨率格式是我们先前工作 Quaife and Biros (2014) 和 Quaife and Biros (2016) 的扩展。我们的低分辨率修正算法（LRCA）包括抗混叠和膜重新参数化，以避免囊泡膜中的伪振荡；自适应时间步长和排斥力，以处理囊泡碰撞；以及囊泡面积和弧长校正，以维持物理囊泡形状。我们通过将稀和稠悬浮液的低分辨率模拟与其高保真、完全求解的对应模拟进行比较，进行了系统的误差分析。我们观察到，LRCA 能够实现高效且统计准确的囊泡悬浮液低分辨率模拟，同时可提速 10 到 100 倍。
引用
@article{arxiv.1702.04709,
title = {Low-resolution simulations of vesicle suspensions in 2D},
author = {Gokberk Kabacaoglu and Bryan Quaife and George Biros},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.04709},
year = {2018}
}