3 boyutlu mikrokanallarda parçacık akış problemleri ̇ıçin sınır eleman yöntemi tabanlı özel bir paralel formülasyon tasarımı ve uygulaması

Abstract

Bu çalışmada mikroakışkan uygulamalarındaki kıvamlı yavaş akışta birden çok parçacığı izlemek için yeni bir formülasyon sunulmaktadır. Yöntem, sınır eleman matrislerinin manipülasyonu işlemininden sonra, parçacığın katı bünye hızları ile üzerine etki eden kuvvetleri ilişkilendiren bir denklem sistemi elde etmektedir. Formülasyon, SMP paralelleştirme yönteminin uygulandığı ardışık matris çarpımı işlemleri sonucunda özellikle parçacığın yörüngesinin takibi için tasarlanmıştır. Mevcut formülasyon, parçacık izleme işlemi için kullanılmak üzere etkili bir sayısal model sunmaktadır ve kolay bir şekilde birden çok fiziksel etkinin içerildiği çoklu-fizik simülasyonları için genişletilebilir olduğu görülmektedir.

A new formulation for tracking multiple particles in slow viscous flow for microfluidic applications is presented. The method employs the manipulation of the boundary element matrices so that a system of equations is obtained relating to the rigid body velocities of the particle to the forces applied on the particle. The formulation is specially designed for particle trajectory tracking and involves successive matrix multiplications for which Symmetric Multiprocessing (SMP) parallelisation is applied. It is observed that the present formulation offers an efficient numerical model to be used for particle tracking and can easily be extended for multiphysics simulations in which several physics are involved.