Simuleringar av ytaktiva ämnen med hjälp av skurna finita elementmetoder (CutFEM)
2023 (svensk)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 poäng / 15 hp
Oppgave
Abstract [sv]
I denna studie analyserar vi numeriska metoder som beskriver koncentrationen av ytaktiva ämnen (surfaktanter). Dessa surfaktanter befinner sig i olösliga vätskor som separeras av ett tidsberoende gränssnitt som påverkas av ett givet hastighetsfält. Surfaktanter har stor inverkan på vätskesystem på grund av deras förmåga att sänka ytspänningen mellan två vätskor, exempelvis kan dessa användas för att göra olja mer lösbart i vatten. En vanlig strategi vid implementering av finita elementmetoder (FEM) för att lösa liknande problem är att låta beräkningsnätet anpassas efter den tidsberoende domänen, vilket kräver omdiskretisering i varje tidssteg. Således har så kallade oanpassade metoder, som inte kräver att beräkningsnätet anpassas efter domänen, blivit ett användbart alternativ till standard FEM för komplicerade tidsberoende problem.
Oanpassade metoder använder ett kontant bakgrundsnät som täcker beräkningsdomänen i varje tidssteg. I denna studie tillämpar vi skurna finita elementmetoder (CutFEM) på två olika matematiska modeller av surfaktanterna. I den första modellen betraktas endast surfaktantkoncentrationen i bulkgeometrin, där koncentrationen ges av en konvektion-diffusionsekvation. I den andra modellen löses istället två ekvationer som är kopplade till varandra (en i bulkdomänen och en på ytan) genom en icke-linjär kopplingsmodell.
sted, utgiver, år, opplag, sider
2023.
Serie
TRITA-SCI-GRU ; 2023:160
Emneord [sv]
Coupled bulk-surface problem, Cut finite element method (CutFEM), Evolving domains
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-330319OAI: oai:DiVA.org:kth-330319DiVA, id: diva2:1777345
Fag / kurs
Numerical Analysis
Veileder
Examiner
2023-06-292023-06-292024-08-26bibliografisk kontrollert