偏爱一个方向,和挡住一股水流是两回事
实体墙首先限制速度:流体不能穿墙,无滑移墙还限制沿墙的速度。取向锚定则告诉附近细棒更愿意沿哪根轴排列。细棒通过应力影响流动,流体本身仍可穿过。
用一个目标取向张量,加上非负的局部强度,就可以在周期平面上放条带或环形岛。条带偏爱固定轴向,环形岛偏爱绕中心的局部切向。恢复项把当前取向拉向目标。它应当先进入取向演化方程,再从新取向重算应力和速度。
若要模拟带取向锚定的实体墙,两种条件都得处理。只放一个可穿透的锚定圆盘,不能据此推断实体障碍物两侧的压降。这一切片先单独研究取向控制,便于追溯轨迹为何改变。
让同一个初态跑两遍
精确的配对计算先保存初始取向场、网格、活性、摩擦和种子。关闭锚定跑一遍,再恢复同一场,打开锚定跑一遍。浏览器里可以先“重置”,尽快“暂停”,只改变“取向锚定强度”和“锚定图案”。演示预设还可能改变摩擦或预演化后的初态,因果比较要直接控制变量。
看结果前,先选要比较什么:某个缺陷穿过一条线的有向位移;流体穿过线段的累计通量;或者起初标记的示踪粒子有多少越过指定区域。缺陷是取向图案的特征,示踪粒子跟着物质运动,各自回答不同的问题。
对于一条竖直线段,沿线积分水平速度,再对时间积分,就得到累计通量。整个周期截面上的有向总流量受不可压缩条件限制;移去平均流后,它为零。局部线段仍可有非零通量,报告时要写清端点,并找到其他位置的回流。
完整例题
一次引导有效,还要换个尺度看
假设有图案时,一个缺陷向右走了三个长度单位;相同初态的对照中,它向右走一个单位。这次初态和时间段内,与图案相关的位移差就是两个单位。再换几个初始缺陷位置重复,看看结果是否只来自一次近距离相遇。
黏性与底面摩擦还定义一个屏蔽长度。距离超过它,摩擦会压低局部应力扰动带来的流动。若黏度为一、摩擦为四,单位彼此一致,屏蔽长度就是二分之一。图案窄于这个长度时,影响的流动仍可能延伸到图案外。
离线研究有限尺寸时,扩大区域,保持图案实际半径、网格间距和局部系数不变;需要补偿总荷时,成正负对加入远处缺陷。这样检验周期副本和邻近伙伴的影响。浏览器改变边长时,还会同步缩放图案。环半径为边长的 0.16,环宽为 0.055,条带宽为 0.065,测到的是尺寸与图案一起改变的敏感性。加密网格则另检验数值分辨率。