کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
6931597 867697 2015 17 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Numerical time-step restrictions as a result of capillary waves
ترجمه فارسی عنوان
محدودیت زمان گام عددی در نتیجه امواج مویرگی
ترجمه چکیده
انتشار امواج مویرگی براساس رابطهای مابین دو مایع، محدودیتی دقیق در زمان گام عددی اعمال شده برای حل معادلات حاکم بر این مشکل را اعمال می کند و به طور مستقیم با ثبات شبیه سازی جریان بین فاز ارتباط دارد. پیاده سازی صریح کشش سطحی، دلیل کلی پذیرفته شده برای محدودیت هایی است که براساس امواج مویرگی ایجاد می شود. در این مقاله، یک چارچوب عددی به طور کامل متحرک با درمان ضمنی از کشش سطحی پیشنهاد شده و مورد استفاده قرار می گیرد، نشان می دهد که محدودیت زمان گام مویرگی در واقع یک محدودیت است که توسط نمونه گیری زمان موازی از مویرگی تحمیل می شود، صرف نظر از نوع اجرای . نتایج ارائه شده نشان می دهد که محدودیت زمان موقت مویرگی را می توان با چندین مرتبه از مقدار بیش از حد، با صریح و به طور ضمنی درمان تنش سطحی، اگر امواج مویری وجود ندارد. علاوه بر این، یک محدودیت زمان گام تجدید شده مویرگی با مطالعه رزولوشن زمانی امواج مویرگی بر اساس پایداری عددی و نظریه پردازش سیگنال، از جمله تغییر داپلر ناشی از حرکت سیال اساسی، به دست می آید. محدودیت زمان گام تجدیدپذیر مویرگی نتایجی قوی و بی نظیر را فراهم می کند، همانطور که توسط آزمایش های عددی نمایشی نشان داده شده است، و در حالت استاتیک محدودتر از محدودیت های پیشنهادی زمان پیشنهادی مرتبط با امواج مویرگی است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه مهندسی کامپیوتر نرم افزارهای علوم کامپیوتر
چکیده انگلیسی
The propagation of capillary waves on material interfaces between two fluids imposes a strict constraint on the numerical time-step applied to solve the equations governing this problem and is directly associated with the stability of interfacial flow simulations. The explicit implementation of surface tension is the generally accepted reason for the restrictions on the temporal resolution caused by capillary waves. In this article, a fully-coupled numerical framework with an implicit treatment of surface tension is proposed and applied, demonstrating that the capillary time-step constraint is in fact a constraint imposed by the temporal sampling of capillary waves, irrespective of the type of implementation. The presented results show that the capillary time-step constraint can be exceeded by several orders of magnitude, with the explicit as well as the implicit treatment of surface tension, if capillary waves are absent. Furthermore, a revised capillary time-step constraint is derived by studying the temporal resolution of capillary waves based on numerical stability and signal processing theory, including the Doppler shift caused by an underlying fluid motion. The revised capillary time-step constraint assures a robust, aliasing-free result, as demonstrated by representative numerical experiments, and is in the static case less restrictive than previously proposed time-step limits associated with capillary waves.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 285, 15 March 2015, Pages 24-40
نویسندگان
, ,