Convergence of particle methods, particularly SPH

粒子方法的收敛,特别是 SPH

基本信息

项目摘要

Particle methods represent an attractive and modern method for the numerical simulation of transport problems. Particle methods are, in contrast to classical methods like Finite Differences, Finite Elements and Finite Volumes, based upon a Lagrangian formulation of the problem. Hence, they are particularly useful for advection dominated flows and for problems with a varying topology. In recent years, amongst all particle methods, a technique called SPH (smoothed particle hydrodynamics) has become extremely popular. SPH is a mesh-free, kernel-based approximation method, which is, for example, already employed in such diverse applications as astrophysics, geotechnical and environmental engineering, hydraulic engineering, harbour construction and solid-state physics. Despite some attempts, so far, there is no rigorous mathematical treatment of the SPH method, particularly when it comes to applications in fluid dynamics. Hence, it is the goal of this project to provide a thorough error analysis of the Euler equations for inviscid fluid flow. For the best possible flexibility regarding the choice of the time discretisation, we will first only look at the spacial discretisation with SPH and analyse the semi-discrete scheme resulting from this. After that, we will analyse some explicit time-discretisation schemes. Since there are several versions of SPH to discretise spatial derivatives, we will examine and compare the most popular ones amongst them. Finally, in a second step, we will analyse the SPH discretisation of the Navier-Stokes equations for viscous fluids. To this end, the error estimates derived thus far within this project have to be extended to also cover the discretisation of the Laplace operator. In all these cases, we are interested in proving error estimates with particular emphasis on the connection between the different discretisation parameters. So far, these parameters are only chosen problem dependent and heuristically. A precise mathematically established connection between the discretisation parameters will therefore also lead to a significant improvement when it comes to numerical simulation.
粒子方法是数值模拟输运问题的一种有吸引力的现代方法。粒子方法与经典方法如有限差分、有限元和有限差分相比,基于问题的拉格朗日公式。因此,他们是特别有用的平流占主导地位的流动和变化的拓扑结构的问题。近年来,在所有粒子方法中,一种称为SPH(平滑粒子流体动力学)的技术变得非常流行。SPH是一种无网格、基于核的近似方法,例如,它已经在天体物理学、岩土工程和环境工程、水利工程、港口建设和固体物理学等各种应用中得到了应用。尽管有一些尝试,但到目前为止,SPH方法还没有严格的数学处理,特别是在流体动力学中的应用。因此,这是本项目的目标,提供一个彻底的误差分析的欧拉方程的无粘流体流动。为了尽可能灵活地选择时间离散,我们将首先只考虑SPH的空间离散,并分析由此产生的半离散方案。在此之后,我们将分析一些显式时间离散格式。由于有几个版本的SPH离散空间导数,我们将检查和比较其中最流行的。最后,在第二步中,我们将分析粘性流体的Navier-Stokes方程的SPH离散。为此,迄今为止在这个项目中得出的误差估计必须扩展到也包括离散化的拉普拉斯算子。在所有这些情况下,我们有兴趣证明误差估计,特别强调不同的离散化参数之间的连接。到目前为止,这些参数只是选择问题相关和启发式。因此,在离散化参数之间建立精确的数学连接也将在数值模拟方面带来显着的改进。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A kernel-based discretisation method for first order partial differential equations
  • DOI:
    10.1090/mcom/3265
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tobias Ramming;H. Wendland
  • 通讯作者:
    Tobias Ramming;H. Wendland
CONVERGENCE OF THE SMOOTHED PARTICLE HYDRODYNAMICS METHOD FOR A SPECIFIC BAROTROPIC FLUID FLOW: CONSTRUCTIVE KERNEL THEORY
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Holger Wendland其他文献

Professor Dr. Holger Wendland的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Holger Wendland', 18)}}的其他基金

Meshfree methods for the numerical solution of partial differential equations from fluid dynamics
流体动力学偏微分方程数值求解的无网格方法
  • 批准号:
    228396809
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Multiscale Approximation Methods for Scattered Scalar- and Manifold-Valued Data
分散标量和流形值数据的多尺度逼近方法
  • 批准号:
    514588180
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

环形等离子体中的离子漂移波不稳定性和湍流的保结构Particle-in-Cell模拟
  • 批准号:
    11905220
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单细胞分析微流控芯片的机理研究
  • 批准号:
    31970754
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
酵母RNase MRP的结构及催化机制研究
  • 批准号:
    31900929
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于多禁带光子晶体微球构建"Array on One Particle"传感体系
  • 批准号:
    21902147
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
微流控技术构筑分子型胶体光子晶体微珠及其在光催化领域的应用研究
  • 批准号:
    21703197
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
引入昆虫复视机制的粒子滤波算法及其视觉伺服应用研究
  • 批准号:
    61175096
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
电子聚焦电场增强等离子体离子注入/沉积基本理论研究
  • 批准号:
    11075012
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    48.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微复型过程中聚合物流动填充机理的可视化实验分析
  • 批准号:
    50975227
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    38.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
空气污染(主要是diesel exhaust particle,DEP)和支气管哮喘关系的研究
  • 批准号:
    30560052
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似海外基金

New Algorithms for Cryogenic Electron Microscopy
低温电子显微镜的新算法
  • 批准号:
    10543569
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Broadly neutralizing antibody combinations with single virions in HIV+ plasma
HIV血浆中单一病毒粒子的广泛中和抗体组合
  • 批准号:
    10699469
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Surface exosome integrin profiling to predict organotropic metastasis of breast cancer
表面外泌体整合素分析预测乳腺癌的器官转移
  • 批准号:
    10654221
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
NIH resubmission Deyu Li - Etheno adductome and repair pathways
NIH 重新提交 Deyu Li - 乙烯加合组和修复途径
  • 批准号:
    10659931
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Genetic and biophysical mechanisms that control influenza virus cellular multiplicity of infection
控制流感病毒细胞感染多重性的遗传和生物物理机制
  • 批准号:
    10659426
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
2/2 Multi-Center CLEAN AIR 2 Randomized Control Trial in COPD
2/2 慢性阻塞性肺病多中心 CLEAN AIR 2 随机对照试验
  • 批准号:
    10722232
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
3D Methodology for Interpreting Disease-Associated Genomic Variation in RAG2
解释 RAG2 中疾病相关基因组变异的 3D 方法
  • 批准号:
    10724152
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Probing Amyloid Fibril Self-Assembly with Network Hamiltonian Simulations in Explicit Space
用显式空间中的网络哈密顿模拟探测淀粉样蛋白原纤维的自组装
  • 批准号:
    10715891
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Understanding the Heterogeneity of Nanoscale Extracellular Vesicles, Exomeres, and Supermeres using Next Generation Optical Nanotweezers
使用下一代光学纳米镊子了解纳米级细胞外囊泡、外泌体和 Supermeres 的异质性
  • 批准号:
    10714221
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Regulation of Intraocular Pressure via a Novel Adjustable Glaucoma Drainage Device
通过新型可调节青光眼引流装置调节眼压
  • 批准号:
    10735637
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了