基于边界奇点法的波纹表面附近颗粒沉降建模
流体动力学
2025-09-09 v2
摘要
本文采用无网格边界奇点法(BSM)获得了重力作用下沿波纹(粗糙)表面运动的颗粒的速度与轨迹。这种物理情形常见于生物系统与微流控器件中。利用Stokeslet的格林函数求解了具有无滑移边界条件的Stokes方程。在本研究中,运动颗粒的速度未知,并成为BSM解的一部分。这需要对BSM线性系统的矩阵进行调整,以纳入未知的颗粒速度,并在BSM中计入作用于颗粒的水动力与重力的平衡。本文探讨了Stokeslet的正则化与将Stokeslet置于流场域外相结合的方式,以确保计算的精度与稳定性。通过与先前发表的近似解析结果与实验结果进行比较,验证了该方法在预测颗粒轨迹(包括其偏离竖直轨迹)方面的有效性,并选出了最优的计算参数集。所发展的BSM方法被应用于两个邻近球形颗粒的沉降问题,该问题尚无解析解。
引用
@article{arxiv.2304.10587,
title = {Modeling of Sedimentation of Particles near Corrugated Surface by Boundary Singularity Method},
author = {Alex Povitsky},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.10587},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 7 figures