scholarly journals The adaptive cross approximation accelerated boundary element method for bubble dynamics

2012 ◽  
Author(s):  
Z. Fu ◽  
V. Popov
Keyword(s):  
Boundary Element Method ◽  
Boundary Element ◽  
Bubble Dynamics ◽  
Adaptive Cross Approximation ◽  
Element Method

scholarly journals Modelling single- and tandem-bubble dynamics between two parallel plates for biomedical applications

2013 ◽  
Vol 716 ◽  
pp. 137-170 ◽  
Author(s):  
C.-T. Hsiao ◽  
J.-K. Choi ◽  
S. Singh ◽  
G. L. Chahine ◽  
T. A. Hay ◽  
...  
Keyword(s):  
Boundary Element Method ◽  
Boundary Element ◽  
Bubble Dynamics ◽  
Initial Conditions ◽  
Three Dimensional ◽  
Design Tool ◽  
Parallel Plates ◽  
Jet Formation ◽  
Viscous Boundary Layer ◽  
Element Method

AbstractCarefully timed tandem microbubbles have been shown to produce directional and targeted membrane poration of individual cells in microfluidic systems, which could be of use in ultrasound-mediated drug and gene delivery. This study aims at contributing to the understanding of the mechanisms at play in such an interaction. The dynamics of single and tandem microbubbles between two parallel plates is studied numerically and analytically. Comparisons are then made between the numerical results and the available experimental results. Numerically, assuming a potential flow, a three-dimensional boundary element method (BEM) is used to describe complex bubble deformations, jet formation, and bubble splitting. Analytically, compressibility and viscous boundary layer effects along the channel walls, neglected in the BEM model, are considered while shape of the bubble is not considered. Comparisons show that energy losses modify the bubble dynamics when the two approaches use identical initial conditions. The initial conditions in the boundary element method can be adjusted to recover the bubble period and maximum bubble volume when in an infinite medium. Using the same conditions enables the method to recover the full dynamics of single and tandem bubbles, including large deformations and fast re-entering jet formation. This method can be used as a design tool for future tandem-bubble sonoporation experiments.

scholarly journals Solution of large scale elastic problems with the boundary element method

2017 ◽  
Author(s):  
Θεόδωρος Γκορτσάς
Keyword(s):  
Boundary Element Method ◽  
Boundary Element ◽  
Large Scale ◽  
Hierarchical Matrices ◽  
Iterative Solver ◽  
Adaptive Cross Approximation ◽  
Preconditioned Gmres ◽  
Element Method

Η Μέθοδος των Συνοριακών Στοιχείων (ΜΣΣ) είναι ιδανική για την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με άπειρα εκτεινόμενα χωρία. Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι η εκτίμηση χαμηλής συχνότητας θορύβου και του εύρους μικρο-σεισμικών κυμάτων που εκπέμπονται λόγω της λειτουργίας μιας μεγάλης ανεμογεννήτριας. Όμως λόγω του μεγέθους αυτού του προβλήματος, η συμβατή ΜΣΣ αδυνατεί να το επιλύσει διότι απαιτούνται χρονοβόροι υπολογισμοί και σχεδόν απαγορευτικές απαιτήσεις αποθήκευσης δεδομένων. Ως εκ τούτου ο πρώτος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας προηγμένης ΜΣΣ η οποία θα μπορεί να λύνει με ακρίβεια και ταχύτητα το εν λόγω πρόβλημα. Για το σκοπό αυτό προτείνεται μια ΜΣΣ η οποία βασίζει την διαχείριση του συστήματος αλγεβρικών εξισώσεων που παράγει σε μεθόδους Ιεραρχικών Μητρών (Hierarchical Matrices Method) σε συνδυασμό με αλγεβρικές χαμηλής τάξης προσέγγισης τεχνικές, γνωστές ως Adaptive Cross Approximation (ACA). Για την αποτελεσματική αλγεβρική συμπίεση των χρησιμοποιούμενων ιεραρχικών μητρώων, διάφορες ACA τεχνικές χρησιμοποιούνται και αξιολογούνται, ενώ για την ταχεία επίλυση του τελικού συστήματος αλγεβρικών εξισώσεων ένας προ επιλεγμένος GMRES αλγόριθμος διαδοχικών λύσεων (preconditioned GMRES iterative solver) χρησιμοποιείται. Σε επόμενο βήμα, η αναπτυχθείσα ACA /ΜΣΣ χρησιμοποιείται για την επίλυση ελαστικών, ακουστικών και αλληλεπίδρασης ελαστικών-ακουστικών προβλημάτων που σχετίζονται με την γέννεση θορύβου χαμηλής συχνότητας και επιφανειακών εδαφικών ταλαντώσεων από την λειτουργία μεγάλων ανεμογεννητριών. Η ταυτόχρονη μελέτη των ακουστικών και ελαστικών κυμάτων που παράγει μια ανεμογεννήτρια και η μεταξύ τους αλληλεπίδραση εμφανίζεται για πρώτη φορά στη διεθνή βιβλιογραφία.

Direct numerical simulation of three-dimensional dynamics of compressible bubbles in acoustic field using boundary element method

2014 ◽  
Vol 10 ◽  
pp. 59-65
Author(s):  
Yu.A. Itkulova ◽  
O.A. Abramova ◽  
N.A. Gumerov ◽  
I.Sh. Akhatov
Keyword(s):  
Boundary Element Method ◽  
Boundary Element ◽  
Acoustic Field ◽  
Bubble Dynamics ◽  
Three Dimensional ◽  
Reynolds Numbers ◽  
Numerical Approach ◽  
Low Reynolds Numbers ◽  
Dimensional Simulation ◽  
Element Method

In the present work the dynamics of bubbles containing compressible gas is studied in the presence of an acoustic field at low Reynolds numbers. The numerical approach is based on the boundary element method (BEM), which is effective for three-dimensional simulation. The application of the standard BEM to the compressible bubble dynamics faces the problem of the degeneracy of the algebraic system. To solve this problem, additional relationships based on the Lorentz reciprocity principle are used. Test calculations of the dynamics of one and several bubbles in an acoustic field are presented.

A Level Set–Boundary Element Method for the Simulation of Underwater Bubble Dynamics

2008 ◽  
Vol 30 (2) ◽  
pp. 549-571 ◽  
Author(s):  
K. L. Tan ◽  
B. C. Khoo ◽  
J. K. White
Keyword(s):  
Boundary Element Method ◽  
Boundary Element ◽  
Level Set ◽  
Bubble Dynamics ◽  
Element Method
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document