在线时计算受限双周期几何形状的流体动力学相互作用
摘要：在双周期几何中，我们开发了一种线性可扩展的力耦合方法的变体，用于计算受限于单个底座或两个壁（狭缝通道）的粒子之间的流体动力学相互作用。我们的谱精确的斯托克斯求解器在周期性的xy平面中使用快速傅里叶变换（FFT），在与墙（s）垂直的无周期性z方向上使用切比雪夫多项式。我们将问题分解为两个问题。第一个问题是在粒子（源项）存在的双周期子问题，其中在z方向上具有自由空间边界条件，我们借鉴了最近在双周期几何中快速评估静电相互作用的方法的思想。第二个问题是为了在墙上施加边界条件的修正子问题。我们使用半圆核的指数来模拟与粒子存在相关的源项（体力），而不使用传统的高斯核，并提供了核参数的最佳值，以确保具有至少两位有效数字的给定流体动力学半径以及旋转和平移不变性。我们的求解器的计算时间与粒子数量呈线性比例，并允许在不到一秒的时间内使用大约一百万个粒子进行计算，用于胶体微滚子的沉积层。我们发现，在狭缝通道中，密集悬浮的微滚子保持与单个壁上方的相同的两层结构，但由于增加的限制而以显著较低的集体速度移动。
作者：Aref Hashemi, Raul P. Pelaez, Sachin Natesh, Brennan Sprinkle, Ondrej Maxian, Zecheng Gan, Aleksandar Donev
论文ID：2210.01837
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-05-03