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Enregistrement W4400182241 · doi:10.1016/j.cma.2024.117172

A 3D phase-field based Eulerian variational framework for multiphase fluid–structure interaction with contact dynamics

2024· article· en· W4400182241 sur OpenAlexaff
Xiaoyu Mao, Biswajeet Rath, Rajeev K. Jaiman

Notice bibliographique

RevueComputer Methods in Applied Mechanics and Engineering · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdvanced Numerical Methods in Computational Mathematics
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésFluid–structure interactionEulerian pathMechanicsPhase (matter)Dynamics (music)Multiphase flowField (mathematics)Classical mechanicsComputational fluid dynamicsPhysicsStatistical physicsComputer scienceMathematicsApplied mathematicsFinite element methodThermodynamicsLagrangian

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Using a fixed Eulerian mesh, interface-capturing approaches such as volume-of-fluid, level-set and phase-field methods have been successfully utilized for a broad range of moving boundary problems involving multiphase fluids and single-phase fluid–structure interaction. Nevertheless, multiphase fluids interacting with multiple solids are rarely explored, especially for large-scale finite element simulations with contact dynamics. In this work, we introduce a novel parallelized three-dimensional fully Eulerian variational framework for simulating multiphase fluids interacting with multiple deformable solids subjected to solid-to-solid contact. In the framework, each solid or fluid phase is identified by a standalone phase indicator. Moreover the phase indicators are initialized by the grid cell method, which restricts the calculation to several grid cells instead of the entire domain and provides efficiency for modeling evolving interfaces on a fixed mesh. A diffuse interface description is employed for a smooth interpolation of physical properties across the phases, yielding unified mass and momentum conservation equations for the coupled dynamical interactions. For each solid object, temporal integration is carried out to track the strain evolution in an Eulerian frame of reference. The coupled differential equations are solved in a partitioned manner and integrated via nonlinear iterations. We first verify the framework against reference numerical data in a two-dimensional case of a rotational disk in a lid-driven cavity flow. The case is generalized to a rotational sphere in a lid-driven cavity flow to showcase large deformation and rotational motion of solids and examine the convergence in three dimensions. We then simulate the falling of an immersed solid sphere on an elastic block under gravitational force to demonstrate the translational motion and the solid-to-solid contact in a fluid environment. Finally, we demonstrate the capability of our proposed framework for a ship–ice interaction problem involving multiphase fluids with an air–water interface and contact between a floating ship and ice floes. • Unified continuum description of fluid–solid interaction via phase-field theory. • Multiphase fluid flow with multiple solids subjected to solid–solid contact. • 3D parallelized implementation for phase-field finite element simulation. • Novel diffuse interface initialization of interface with complex geometry. • Demonstration for ship–ice interaction with free-surface and contact dynamics.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,339
Écart entre enseignants0,321 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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