Diffuse interface models of locally inextensible vesicles in a viscous fluid.
Diffuse interface models of locally inextensible vesicles in a viscous fluid.
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DOI：
10.1016/j.jcp.2014.08.016
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发表时间：
2014-11-15
影响因子：
4.1
通讯作者：
Voigt, Axel
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Aland, Sebastian;Egerer, Sabine;Lowengrub, John;Voigt, Axel
关键词：
我们提出了一个新的扩散界面模型的动力学不可扩展的囊泡在粘性流体的惯性力。这项工作的一个新功能是在扩散接口上下文中实现本地不可扩展性条件。通过使用局部拉格朗日乘子来强制局部不可扩展性，该局部拉格朗日乘子在界面处提供必要的张力。我们引入了一个新的方程的本地拉格朗日乘数的解决方案基本上提供了一个谐波扩展的乘数关闭接口，同时保持当地的不可扩展性约束附近的接口。我们还开发了一个局部松弛计划，动态地纠正局部拉伸/压缩错误，从而防止其积累。渐近分析表明，我们的新系统收敛到一个放松的版本的不可扩展的尖锐的接口模型。这一点也得到了数值验证。为了求解方程组，我们使用自适应有限元方法与隐式耦合之间的Navier-Stokes方程和扩散界面不可扩展性方程。在不同的雷诺数的剪切流中的单个囊泡的数值模拟表明，在执行本地不可扩展性的错误可能会积累，并导致在翻滚制度和较小的差异，在坦克踩踏制度的囊泡的倾斜角的动态差异大。局部松弛算法被证明可以非常有效地防止拉伸和压缩误差的积累。两个囊泡在拉伸流的模拟表明，当地的不可扩展性起着重要的作用时，囊泡是在紧密接近，通过抑制流体排水在近接触区域。
We present a new diffuse interface model for the dynamics of inextensible vesicles in a viscous fluid with inertial forces. A new feature of this work is the implementation of the local inextensibility condition in the diffuse interface context. Local inextensibility is enforced by using a local Lagrange multiplier, which provides the necessary tension force at the interface. We introduce a new equation for the local Lagrange multiplier whose solution essentially provides a harmonic extension of the multiplier off the interface while maintaining the local inextensibility constraint near the interface. We also develop a local relaxation scheme that dynamically corrects local stretching/compression errors thereby preventing their accumulation. Asymptotic analysis is presented that shows that our new system converges to a relaxed version of the inextensible sharp interface model. This is also verified numerically. To solve the equations, we use an adaptive finite element method with implicit coupling between the Navier-Stokes and the diffuse interface inextensibility equations. Numerical simulations of a single vesicle in a shear flow at different Reynolds numbers demonstrate that errors in enforcing local inextensibility may accumulate and lead to large differences in the dynamics in the tumbling regime and smaller differences in the inclination angle of vesicles in the tank-treading regime. The local relaxation algorithm is shown to prevent the accumulation of stretching and compression errors very effectively. Simulations of two vesicles in an extensional flow show that local inextensibility plays an important role when vesicles are in close proximity by inhibiting fluid drainage in the near contact region.
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影响因子：
2.2
作者：
Fraser KH;Taskin ME;Griffith BP;Wu ZJ
通讯作者：
Wu ZJ
DOI：
10.1142/s0218202511500138
发表时间：
2012-03-01
影响因子：
3.5
作者：
Abels, Helmut;Garcke, Harald;Gruen, Guenther
通讯作者：
Gruen, Guenther
影响因子：
4.6
作者：
Cordasco, Daniel;Bagchi, Prosenjit
通讯作者：
Bagchi, Prosenjit
影响因子：
2.4
作者：
Biben, T;Misbah, C
通讯作者：
Misbah, C
影响因子：
4.1
作者：
Hu, Wei-Fan;Kim, Yongsam;Lai, Ming-Chih
通讯作者：
Lai, Ming-Chih