شبیه سازی حرکت جسم جامد در یک سیال نیوتونی با استفاده از یک روش مرزمستور شبه طیفی موازی شده تاوایی مبنا

در مقاله حاضر روشی عددی برای شبیه سازی اندرکنش دوسویه یک جسم جامد صلب با یک سیال تراکم ناپذیر نیوتونی در یک پیکربندی دوبعدی تشریح می شود. در این روش مرزهای جامد متحرک توسط توابع پایه شعاعی مدل شده، به یک حل گر مرز مستور شبه طیفی معادلات ناویر-استوکس در شکل تاوایی-سرعت اعمال شده اند. در ابتدای هر گام زمانی سرعت هایی بقایی که شرایط مرز مستور متحرک را نیز ارضاء می کنند، به همراه یک میدان تاوایی اصلاح شده، مستقیما و بدون نیاز به تعریف یک تابع نیروی خارجی برای اصلاح جمله های جابجایی و پخش، مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به استقلال شرط مرزی های مولفه های سرعت از یکدیگر، در هر گام زمانی، معادلات پواسن سرعت به صورت موازی حل شده اند. دینامیک جسم جامد با دقت مرتبه دوم زمانی دنبال می شود که در آن نیروهای حاصل از اندرکنش مرز جامد و سیال از یک روش انتگرالی بر پایه تاوایی محاسبه شده اند. انتگرال گیری زمانی از یک روش رانج کوتای مرتبه سوم موازی شده انجام شده است. استفاده از حل گر سریع شبه طیفی به همراه موازی سازی حل معادلات پواسون سرعت و موازی سازی انتگرال گیری زمانی؛ در ترکیب با مدل کردن مرز جامد با استفاده از توابع پایه شعاعی، الگوریتمی بسیار سریع و کارآمد را نتیجه می دهد که شبیه سازی زمان واقعی را (که نیازمند حداقل 21 نمایش از میدان جریان در هر ثانیه است) امکان پذیر ساخته است. دقت و کارایی روش از طریق حل چند مسئله نمونه نشان داده شده است.