We present a meshfree numerical solver for the incompressible Navier-Stokes equations on oriented curved surfaces that are represented by surface point clouds. On curved surfaces, numerical challenges pertaining to stiffness and pressure-velocity coupling are exacerbated. Moreover, vector calculus on curved surfaces differs from its Euclidean counterpart. The presented method operates on surface point clouds in an Eulerian frame of reference without requiring a computational grid or mesh. It achieves consistent approximation in space and time with high order of accuracy; we demonstrate up to order six. The incompressibility constraint is locally imposed as a weak artificial compressibility approximation, avoiding global matrix inversion. We show that the method provides consistent and convergent approximations of surface vector fields and differential operators. We study the relationship between error, spatial resolution, and artificial Mach number and characterize the frequency spectrum of the artificial oscillations. We provide numerical solutions of the incompressible Navier-Stokes equations on symmetric surfaces, such as the sphere and torus, and on parametric and non-parametric asymmetric surfaces. Since the proposed method works directly on unstructured surface point clouds, it provides a promising approach for simulations on image-derived geometries, such as in biological morphogenesis from microscopy videos.


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Surface 是微软公司( Microsoft)旗下一系列使用 Windows 10(早期为 Windows 8.X)操作系统的电脑产品,目前有 Surface、Surface Pro 和 Surface Book 三个系列。 2012 年 6 月 18 日,初代 Surface Pro/RT 由时任微软 CEO 史蒂夫·鲍尔默发布于在洛杉矶举行的记者会,2012 年 10 月 26 日上市销售。
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