当前位置:
X-MOL 学术
›
arXiv.cs.CE
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
The divergence-conforming immersed boundary method: Application to vesicle and capsule dynamics
arXiv - CS - Computational Engineering, Finance, and Science Pub Date : 2020-01-22 , DOI: arxiv-2001.08244 Hugo Casquero, Carles Bona-Casas, Deepesh Toshniwal, Thomas J.R. Hughes, Hector Gomez, Yongjie Jessica Zhang
arXiv - CS - Computational Engineering, Finance, and Science Pub Date : 2020-01-22 , DOI: arxiv-2001.08244 Hugo Casquero, Carles Bona-Casas, Deepesh Toshniwal, Thomas J.R. Hughes, Hector Gomez, Yongjie Jessica Zhang
We extend the recently introduced divergence-conforming immersed boundary
(DCIB) method [1] to fluid-structure interaction (FSI) problems involving
closed co-dimension one solids. We focus on capsules and vesicles, whose
discretization is particularly challenging due to the higher-order derivatives
that appear in their formulations. In two-dimensional settings, we employ cubic
B-splines with periodic knot vectors to obtain discretizations of closed curves
with C^2 inter-element continuity. In three-dimensional settings, we use
analysis-suitable bi-cubic T-splines to obtain discretizations of closed
surfaces with at least C^1 inter-element continuity. Large spurious changes of
the fluid volume inside closed co-dimension one solids is a well-known issue
for IB methods. The DCIB method results in volume changes orders of magnitude
lower than conventional IB methods. This is a byproduct of discretizing the
velocity-pressure pair with divergence-conforming B-splines, which lead to
negligible incompressibility errors at the Eulerian level. The higher
inter-element continuity of divergence-conforming B-splines is also crucial to
avoid the quadrature/interpolation errors of IB methods becoming the dominant
discretization error. Benchmark and application problems of vesicle and capsule
dynamics are solved, including mesh-independence studies and comparisons with
other numerical methods.
中文翻译:
符合发散的浸入边界法:在囊泡和胶囊动力学中的应用
我们将最近引入的符合发散性的浸入边界 (DCIB) 方法 [1] 扩展到涉及封闭共维一维固体的流固耦合 (FSI) 问题。我们专注于胶囊和囊泡,由于它们的配方中出现高阶导数,因此它们的离散化特别具有挑战性。在二维设置中,我们使用具有周期性节点向量的三次 B 样条来获得具有 C^2 元素间连续性的闭合曲线的离散化。在三维设置中,我们使用适合分析的双三次 T 样条来获得具有至少 C^1 元素间连续性的闭合曲面的离散化。封闭共维一固体内流体体积的大量虚假变化是 IB 方法的一个众所周知的问题。DCIB 方法导致体积变化的数量级低于传统 IB 方法。这是使用符合发散度的 B 样条对速度-压力对进行离散化的副产品,这导致在欧拉水平上的不可压缩性误差可以忽略不计。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。
更新日期:2020-01-24
中文翻译:
符合发散的浸入边界法:在囊泡和胶囊动力学中的应用
我们将最近引入的符合发散性的浸入边界 (DCIB) 方法 [1] 扩展到涉及封闭共维一维固体的流固耦合 (FSI) 问题。我们专注于胶囊和囊泡,由于它们的配方中出现高阶导数,因此它们的离散化特别具有挑战性。在二维设置中,我们使用具有周期性节点向量的三次 B 样条来获得具有 C^2 元素间连续性的闭合曲线的离散化。在三维设置中,我们使用适合分析的双三次 T 样条来获得具有至少 C^1 元素间连续性的闭合曲面的离散化。封闭共维一固体内流体体积的大量虚假变化是 IB 方法的一个众所周知的问题。DCIB 方法导致体积变化的数量级低于传统 IB 方法。这是使用符合发散度的 B 样条对速度-压力对进行离散化的副产品,这导致在欧拉水平上的不可压缩性误差可以忽略不计。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。符合发散的 B 样条的更高元素间连续性对于避免 IB 方法的正交/插值误差成为主要的离散化误差也至关重要。囊泡和胶囊动力学的基准和应用问题得到解决,包括网格独立性研究和与其他数值方法的比较。