Líneas de Stokeslets regularizadas adecuadas para cuerpos delgados en flujo viscoso
Autores: Zhao, Boan; Koens, Lyndon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Líneas de Stokeslets regularizadas adecuadas para cuerpos delgados en flujo viscoso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Regularizado
Singularidades
Cuerpo esbelto
Flujo
Stokeslets
Regularización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las aproximaciones de cuerpo delgado se han utilizado con éxito para explicar muchos fenómenos en la mecánica de fluidos a bajo número de Reynolds. Estas aproximaciones suelen utilizar una línea de soluciones de singularidad para representar el flujo. Estas singularidades pueden ser difíciles de implementar numéricamente porque divergen en su origen. Por lo tanto, se han regularizado estas singularidades para superar este problema. Esta regularización difumina la fuerza sobre un pequeño bulto y, por lo tanto, elimina el comportamiento divergente. Sin embargo, no está claro cómo regularizar mejor las singularidades para minimizar los errores. En este artículo, investigamos si una línea de Stokeslets regularizados puede describir el flujo alrededor de un cuerpo delgado. Esto se logra comparando el comportamiento asintótico del flujo de la línea de Stokeslets regularizados con los resultados de la teoría del cuerpo delgado. Encontramos que el flujo lejos del cuerpo puede ser capturado si el parámetro de regularización es proporcional al radio del cuerpo delgado. Esto es consistente con lo que se asume en simulaciones numéricas y proporciona una elección para la constante de proporcionalidad. Sin embargo, se deben imponer requisitos más estrictos sobre el bulto de regularización para capturar el flujo del campo cercano fuera de un cuerpo delgado. Esta incapacidad para replicar el comportamiento local indica que muchas regularizaciones no pueden satisfacer las condiciones de contorno de no deslizamiento en la superficie del cuerpo en primer orden, siendo uno de los bultos más comúnmente utilizados el que muestra una dependencia angular de la velocidad a lo largo de cualquier sección transversal. Este problema se puede superar con bultos de soporte compacto, y construimos un ejemplo de tal bulto, que puede ser utilizado de manera efectiva para simular el flujo alrededor de un cuerpo delgado.
Descripción
Las aproximaciones de cuerpo delgado se han utilizado con éxito para explicar muchos fenómenos en la mecánica de fluidos a bajo número de Reynolds. Estas aproximaciones suelen utilizar una línea de soluciones de singularidad para representar el flujo. Estas singularidades pueden ser difíciles de implementar numéricamente porque divergen en su origen. Por lo tanto, se han regularizado estas singularidades para superar este problema. Esta regularización difumina la fuerza sobre un pequeño bulto y, por lo tanto, elimina el comportamiento divergente. Sin embargo, no está claro cómo regularizar mejor las singularidades para minimizar los errores. En este artículo, investigamos si una línea de Stokeslets regularizados puede describir el flujo alrededor de un cuerpo delgado. Esto se logra comparando el comportamiento asintótico del flujo de la línea de Stokeslets regularizados con los resultados de la teoría del cuerpo delgado. Encontramos que el flujo lejos del cuerpo puede ser capturado si el parámetro de regularización es proporcional al radio del cuerpo delgado. Esto es consistente con lo que se asume en simulaciones numéricas y proporciona una elección para la constante de proporcionalidad. Sin embargo, se deben imponer requisitos más estrictos sobre el bulto de regularización para capturar el flujo del campo cercano fuera de un cuerpo delgado. Esta incapacidad para replicar el comportamiento local indica que muchas regularizaciones no pueden satisfacer las condiciones de contorno de no deslizamiento en la superficie del cuerpo en primer orden, siendo uno de los bultos más comúnmente utilizados el que muestra una dependencia angular de la velocidad a lo largo de cualquier sección transversal. Este problema se puede superar con bultos de soporte compacto, y construimos un ejemplo de tal bulto, que puede ser utilizado de manera efectiva para simular el flujo alrededor de un cuerpo delgado.