Many problems in fluid dynamics are effectively modeled as Stokes flows - slow, viscous flows where the Reynolds number is small. Boundary integral equations are often used to solve these problems, where the fundamental solutions for the fluid velocity are the Stokeslet and stresslet. One of the main challenges in evaluating the boundary integrals is that the kernels become singular on the surface. A regularization method that eliminates the singularities and reduces the numerical error through correction terms for both the Stokeslet and stresslet integrals was developed in Tlupova and Beale, JCP (2019). In this work we build on the previously developed method to introduce a new stresslet regularization that is simpler and results in higher accuracy when evaluated on the surface. Our regularization replaces a seventh-degree polynomial that results from an equation with two conditions and two unknowns with a fifth-degree polynomial that results from an equation with one condition and one unknown. Numerical experiments demonstrate that the new regularization retains the same order of convergence as the regularization developed by Tlupova and Beale but shows a decreased magnitude of the error.


翻译:流体动态中的许多问题被有效地模拟成斯托克斯流流 -- -- 缓慢,粘结流,雷诺兹号小。边界整体方程式常常被用来解决这些问题,流体速度的基本解决办法是斯托克斯莱特和压力力。在评价边界整体体时,主要挑战之一是内核在表面成为单数。一种通过纠正条件消除单数并通过纠正条件减少数字差错的正规化方法在图尔波瓦和比奥莱、JCP(2019年)开发。在这项工作中,我们利用以前开发的方法引入了新的压力方程式,在表面评估时更简单,结果更准确。我们的正规化取代了七度多面体积,该方程式由两种条件和两个未知条件的方程式产生,五度多面体因一个条件和一个未知的方程式产生。Numerical实验表明,新的正规化保留了与图尔波娃和比奥莱德制定的正规化相同的趋同顺序,但显示误差的幅度较小。

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