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An eigenvalue-free implementation of the log-conformation formulation

Becker, Florian und Rauthmann, Katharina und Pauli, Lutz und Knechtges, Philipp (2023) An eigenvalue-free implementation of the log-conformation formulation. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 322. Elsevier. doi: 10.1016/j.jnnfm.2023.105133. ISSN 0377-0257.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1016/j.jnnfm.2023.105133

Kurzfassung

The log-conformation formulation, although highly successful, was from the beginning formulated as a partial differential equation that contains an, for PDEs unusual, eigenvalue decomposition of the unknown field. To this day, most numerical implementations have been based on this or a similar eigenvalue decomposition, with Knechtges et al. (2014) being the only notable exception for two-dimensional flows. In this paper, we present an eigenvalue-free algorithm to compute the constitutive equation of the log-conformation formulation that works for two- and three-dimensional flows. Therefore, we first prove that the challenging terms in the constitutive equations are representable as a matrix function of a slightly modified matrix of the log-conformation field. We give a proof of equivalence of this term to the more common log-conformation formulations. Based on this formulation, we develop an eigenvalue-free algorithm to evaluate this matrix function. The resulting full formulation is first discretized using a finite volume method, and then tested on the confined cylinder and sedimenting sphere benchmarks.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198855/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:An eigenvalue-free implementation of the log-conformation formulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Becker, FlorianF.Becker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8384-9282147159394
Rauthmann, Katharinakatharina.rauthmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0002-9962-4819NICHT SPEZIFIZIERT
Pauli, LutzL.Pauli (at) magmasoft.dehttps://orcid.org/0000-0001-9352-2243NICHT SPEZIFIZIERT
Knechtges, PhilippPhilipp.Knechtges (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4849-0593147159395
Datum:November 2023
Erschienen in:Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:322
DOI:10.1016/j.jnnfm.2023.105133
Verlag:Elsevier
ISSN:0377-0257
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Log-conformation, Oldroyd-B model, Giesekus model, Finite Volume Method, confined cylinder, sedimenting sphere, drag computation
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - HPDA-Grundlagensoftware, R - Scientific Machine Learning for Space and Material Science Applications [SY]
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Hinterlegt von: Becker, Florian
Hinterlegt am:22 Nov 2023 09:25
Letzte Änderung:22 Nov 2023 09:25

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