Un esquema de interpolación no equilibrado para IB-LBM optimizado por fuerza aproximada
Autores: Liu, Bowen; Shi, Weiping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un esquema de interpolación no equilibrado para IB-LBM optimizado por fuerza aproximada
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Esquema de no equilibrio
Fuerza aproximada optimizada
Método de Boltzmann de malla de límite inmerso
Ecuaciones de interacción fluido-estructura
Función de distribución de velocidad discreta
Modelo de fuerza
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un esquema de no equilibrio y una fuerza aproximada optimizada para el método de Boltzmann de red de límites inmersos (IB-LBM) para resolver las ecuaciones de interacción fluido-estructura (FSI). Este nuevo IB-LBM utiliza la función de distribución de velocidad discreta y la función de distribución de no equilibrio para establecer el operador de interpolación y el operador de dispersión a escala mesoscópica. En el operador de interpolación, utilizamos el modelo de fuerza de LBM para derivar una fuerza directa con una forma simple. En el operador de dispersión, proporcionamos una prueba teórica con precisión de segundo orden local del proceso de dispersión utilizando la teoría de no equilibrio de LBM. Un esquema de aproximación de fuerza explícita no iterativo optimiza la fuerza directa de manera que las líneas de corriente no presenten fenómenos de penetración y la condición de no deslizamiento se cumpla estrictamente. A diferencia de otros esquemas para el IB-LBM, intentamos aplicar la teoría de no equilibrio de LBM al IB-LBM y obtener buenos resultados. La fuerza explícita obtenida utilizando el esquema de no equilibrio y luego optimizada a través de la ecuación de corrección de líneas de corriente no iterativa simplifica el esquema de fuerza directa explícita y el esquema implícito original propuesto previamente, pero obtiene un resultado de corrección de líneas de corriente similar en comparación con el método implícito. Las pruebas numéricas demuestran la aplicabilidad y precisión de este método en la simulación de condiciones complejas como cuerpos rígidos en movimiento y cuerpos flexibles deformables.
Descripción
Se propone un esquema de no equilibrio y una fuerza aproximada optimizada para el método de Boltzmann de red de límites inmersos (IB-LBM) para resolver las ecuaciones de interacción fluido-estructura (FSI). Este nuevo IB-LBM utiliza la función de distribución de velocidad discreta y la función de distribución de no equilibrio para establecer el operador de interpolación y el operador de dispersión a escala mesoscópica. En el operador de interpolación, utilizamos el modelo de fuerza de LBM para derivar una fuerza directa con una forma simple. En el operador de dispersión, proporcionamos una prueba teórica con precisión de segundo orden local del proceso de dispersión utilizando la teoría de no equilibrio de LBM. Un esquema de aproximación de fuerza explícita no iterativo optimiza la fuerza directa de manera que las líneas de corriente no presenten fenómenos de penetración y la condición de no deslizamiento se cumpla estrictamente. A diferencia de otros esquemas para el IB-LBM, intentamos aplicar la teoría de no equilibrio de LBM al IB-LBM y obtener buenos resultados. La fuerza explícita obtenida utilizando el esquema de no equilibrio y luego optimizada a través de la ecuación de corrección de líneas de corriente no iterativa simplifica el esquema de fuerza directa explícita y el esquema implícito original propuesto previamente, pero obtiene un resultado de corrección de líneas de corriente similar en comparación con el método implícito. Las pruebas numéricas demuestran la aplicabilidad y precisión de este método en la simulación de condiciones complejas como cuerpos rígidos en movimiento y cuerpos flexibles deformables.