We present a particle-grid characteristic-mapping framework that extends long-range characteristic mapping from inviscid flows to general Navier-Stokes dynamics with viscosity, body forces, and complex boundaries. Unlike traditional grid-based and vorticity-centered characteristic methods, our method is built on the observation that particle trajectories naturally provide the long-range flow map, enabling geometric quantities and their gradients to be transported in a direct and effective manner. We identify the impulse, the gauge variable of the velocity field, as the primary quantity mapped along characteristics while remaining compatible with standard velocity-based incompressible solvers. Using the 1-form representation of the impulse equation, we derive an integral formulation that decomposes the impulse evolution into a component transported geometrically along the particle flow map and a complementary component generated by viscosity and body forces evaluated through path integrals accumulated along particle trajectories. These components together yield a unified characteristic-mapping solver capable of handling incompressible Navier-Stokes flows with viscosity and body forces while maintaining the accuracy and geometric fidelity of characteristic transport.


翻译:本文提出了一种粒子-网格特征映射框架,将长程特征映射从无粘流动推广至包含粘性、体积力及复杂边界的一般Navier-Stokes动力学。与传统基于网格和以涡量为核心的特征线方法不同,我们的方法基于以下观察:粒子轨迹天然提供了长程流映射,使得几何量及其梯度能够以直接有效的方式被输运。我们选取冲量——速度场的规范变量——作为沿特征线映射的主要物理量,同时保持与标准基于速度的不可压缩求解器的兼容性。利用冲量方程的1-形式表示,我们推导出积分形式,将冲量演化分解为沿粒子流映射几何输运的分量,以及由粘性与体积力通过沿粒子轨迹累积的路径积分所生成的分量。这些分量共同构成了统一的特征映射求解器,能够处理包含粘性和体积力的不可压缩Navier-Stokes流动,同时保持特征输运的精度与几何保真性。

0
下载
关闭预览

相关内容

长文本表示学习概述
云栖社区
15+阅读 · 2019年5月9日
基于注意力机制的图卷积网络
科技创新与创业
74+阅读 · 2017年11月8日
论文笔记:多任务相关粒子滤波跟踪器
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2017年7月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 1月28日
VIP会员
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员