基于格子玻尔兹曼与朗之万动力学耦合的多尺度方法用于复杂流动中纳米颗粒/聚合物悬浮液的直接模拟
流体动力学
2019-06-12 v6 软凝聚态物质
生物物理
计算物理
摘要
开发了一种耦合格子玻尔兹曼（LB）方法与朗之万动力学（LD）方法的混合计算方法，用于模拟同时存在热涨落与长程多体流体动力学相互作用（HI）的纳米颗粒与聚合物（NPP）悬浮液。NPP 的布朗运动由 LD 方法中的随机强迫项显式捕捉。LD 方法通过离散 LB 强迫源分布与无涨落的 LB 流体双向耦合以捕捉长程 HI。为确保相对于粒子数具有本征线性可扩展性，开发了一种用于短距离粒子邻域搜索与相互作用的欧拉宿主算法，并嵌入 LB-LD 框架。LB-LD 方法的有效性与准确性通过若干算例得到验证。模拟结果显示与理论和实验良好吻合。LB-LD 方法可有利地纳入复杂多尺度计算框架，以高效模拟诸如复杂血液悬浮液等多尺度、多组分颗粒悬浮系统。
引用
@article{arxiv.1801.02299,
title = {Multiscale method based on coupled lattice-Boltzmann and Langevin-dynamics for direct simulation of nanoscale particle/polymer suspensions in complex flows},
author = {Zixiang Liu and Yuanzheng Zhu and Jonathan R. Clausen and Jeremy B. Lechman and Rekha R. Rao and Cyrus K. Aidun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.02299},
year = {2019}
}
备注
Published in International Journal for Numerical Methods in Fluids