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Un Método de Elementos Finitos de Dominio Ficticio Ajustado a la Interfaz para la Simulación de Partículas Neutras en Flujo de Corte Plano

Autores: Liang, Yi; Wang, Cheng; Sun, Pengtao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Un Método de Elementos Finitos de Dominio Ficticio Ajustado a la Interfaz para la Simulación de Partículas Neutras en Flujo de Corte Plano


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Interfaz ajustada
Dominio ficticio
Método de elementos finitos
Interacción fluido-partícula rígida
Método numérico
Precisión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, se desarrolla un método de elementos finitos en un dominio ficticio ajustado a la interfaz para la simulación de problemas de interacción entre fluidos y partículas rígidas en casos de partículas rotadas con desplazamientos pequeños, donde se emplea una malla ajustada a la interfaz para el esquema discreto con el fin de capturar con precisión la interfaz entre el fluido y la partícula rígida, mejorando así la precisión de la solución cerca de la interfaz. Además, se presenta un proceso de linealización y desacoplamiento para liberar la restricción entre las velocidades de los fluidos y las partículas rígidas en el espacio de elementos finitos, y para facilitar la implementación del método numérico desarrollado. Nuestros experimentos numéricos se llevan a cabo utilizando dos mallas ajustadas a la interfaz en movimiento diferentes; una se obtiene mediante un mapeo Lagrangiano-Euleriano (ALE) arbitrario rotacional, y la otra a través de un proceso de suavizado local entre elementos cortados por la interfaz. Se define una velocidad unificada en todo el dominio basada en el método del dominio ficticio, lo que facilita el desarrollo de un algoritmo de generación de mallas ajustadas a la interfaz en un dominio fijo. Ambos muestran que el método propuesto tiene un buen rendimiento en precisión para simular una partícula de flotabilidad neutra en un flujo de corte plano. Este enfoque se puede extender fácilmente a problemas de interacción entre fluidos y estructuras que involucren fluidos en diferentes estados y estructuras en diferentes formas con grandes desplazamientos o deformaciones.

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