3D 无散斯托克斯方程

计算科学 有限元 流体动力学 康索尔
2021-12-19 19:09:22

为了跟踪有限元中的粒子变形,我想在 3D 中对蠕变流(又名斯托克斯方程,N.-S.,没有惯性项)的 Navier-Stokes 方程进行无散度公式。

我还希望能够指定通常类型的边界条件(无滑移条件、移动壁、滑移条件、压力)。

为了计算无散流,我找到了一些选择。

一个是 这个问题是不是唯一确定的,并且对非零速度施加边界条件不是微不足道的。

u=gradψ1×gradψ2
ψ1ψ2

我发现的另一种可能性是采用向量的卷曲,

u=curl(ψ1ψ2ψ3)

必须施加附加条件(什么样的?)以确保解决方案的唯一性。同样,指定边界条件并非易事。

关于如何进行的任何建议或文献指示?

澄清:我想解决斯托克斯方程。对于我的应用程序,重要的是流场的发散同样消失(可能会出现小错误),也在元素内部。如果您查看 Comsol 使用其 CFD 代码提供的标准解决方案的结果,您会发现对于接近停滞点的流动区域divu

2个回答

据我所知,通常使用 Chorin 方法等分裂方法来确保流体动力学中的无散场。查看不可压缩 Navier Stokes 上的 Fenics演示 6 或者,可以实现某些元素类型,例如通常能够计算无散场的 H(curl)-Nédélec-Element。尽管要知道这些元素在哪些情况下不起作用有点棘手。

您几乎必须能够施加与零不同的速度边界条件才能施加同样无散度的流动。如果您在 COMSOL 中无法做到这一点,那您可能就不走运了。得知您无法指定这样的流程,我会感到惊讶。