微流体中颗粒动力学的高效并行模拟

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	微流体中颗粒动力学的高效并行模拟
	蒋玺恺
	2022-01-08
会议日期	2022-01-08
会议地点	中国北京
关键词	斯托克斯流布朗运动随机过程类Ewald方法有限元并行计算
页码	39-46
英文摘要	微流体中颗粒的运动在自然界和工程技术中有着广泛的应用,比如微生物、聚合物、蛋白质等物质在生物体内的输运。微流动的雷诺数非常小,也被称为斯托克斯流。斯托克斯流中颗粒间的水力相互作用是长程作用力,每对颗粒间的水力相互作用力随颗粒间距(r)呈1/r衰减。对多颗粒系统,使用格林函数法直接计算所有颗粒间水力相互作用的计算量与颗粒个数的二次方成正比。本文介绍一种数值方法,用于高效模拟斯托克斯流中颗粒的定向和布朗运动。对于颗粒间的水力相互作用,本文使用类Ewald方法将其分解为局部和全局两项分别计算。局部项采用格林函数法计算,全局项采用并行有限元方法计算。类Ewald方法中的α参数控制局部和全局两项的计算量,优化α可提高计算效率。颗粒布朗运动的随机偏微分方程采用Fixman中点格式进行时间推进,避免了对扩散张量求偏微分的计算。颗粒的随机运动与流体的扩散张量通过涨落-耗散定理相关联,本文采用Chebyshev多项式近似方法来计算扩散张量的平方根,并用之计算颗粒的布朗位移。在计算Chebyshev多项式时,使用了并行求解器计算扩散张量的特征值。通过算例,验证了该算法的可靠性,并研究了颗粒在多种微流系统中的输运问题。
会议录	北京力学会第二十八届学术年会论文集（上）
内容类型	会议论文
源URL	[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90616]
专题	力学研究所_非线性力学国家重点实验室
作者单位	中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	蒋玺恺. 微流体中颗粒动力学的高效并行模拟[C]. 见:. 中国北京. 2022-01-08.