We present a numerical stability analysis of the immersed boundary(IB) method for a special case which is constructed so that Fourier analysis is applicable. We examine the stability of the immersed boundary method with the discrete Fourier transforms defined differently on the fluid grid and the boundary grid. This approach gives accurate theoretical results about the stability boundary since it takes the effects of the spreading kernel of the immersed boundary method on the numerical stability into account. In this paper, the spreading kernel is the standard 4-point IB delta function. A three-dimensional incompressible viscous flow and a no-slip planar boundary are considered. The case of a planar elastic membrane is also analyzed using the same analysis framework and it serves as an example of many possible generalizations of our theory. We present some numerical results and show that the observed stability behaviors are consistent with what are predicted by our theory.


翻译:我们对一个特殊案例的浸入边界(IB)方法进行了数值稳定分析,这样可以应用Fourier的分析。我们用流体网和边界网的不同定义来检查浸入边界方法的稳定性,对流体网和边界网的离散Fourier变形进行了不同的定义。这个方法对稳定性边界提供了准确的理论结果,因为它考虑到浸入边界方法的内核扩散对数值稳定的影响。在本文中,扩散内核是标准的4点IB 三角洲函数。考虑的是三维不可压缩的粘性流和无滑动平面边界。用同样的分析框架来分析平面弹性膜的情况,它也是我们理论的许多可能的概括性例子。我们提出了一些数字结果,并表明观察到的稳定行为与我们理论所预测的情况一致。

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