斯托克斯流中刚体优化总阻力张量分量的形状研究
流体动力学
2022-07-14 v1
摘要
我们研究了斯托克斯流中运动刚体的流体动力学阻力的最优形状。在此低雷诺数 regime 下,物体的流体动力学阻力特性编码于总阻力张量中包含的有限个参数中。将这些参数视为待优化的目标函数,我们利用变分法技术推导了一般的形状导数公式,从而明确如何变形物体形状以改善任意给定阻力张量项的客观值。随后我们描述了一种用于数值计算优化形状的实际算法,并将其应用于若干算例。数值结果显示,在优化强度张量的非对角输入时出现了有趣的新几何形状,包括在最大化流体动力与旋转运动之间的耦合时出现了手性螺旋形状。本工作对不同应用具有良好的适应性,为微生物形态功能的新分析以及微游动器件设计的未来进展铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2207.06023,
title = {Shapes optimising grand resistance tensor entries for a rigid body in a Stokes flow},
author = {Clment Moreau and Kenta Ishimoto and Yannick Privat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.06023},
year = {2022}
}
备注
22 pages, 5 figures