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Nonlinear methods for shape optimization problems in liquid crystal tactoids

delete2025-06-01
delete0
PRE
AI
J
James H. Adler *
A
Anca Andrei
T
Timothy J. Atherton
DOI:10.1016/j.camwa.2025.04.004delete
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摘要

摘要

En 中文
各向异性流体,如向列相液晶,可以形成非球形平衡形状,称为tactoids。预测这些结构的形状作为材料参数的函数是具有挑战性的,并且是结合形状与序的一类更广泛问题的范例。在这里,我们采用基于有限元的离散形状优化方法,利用Landau-de Genne框架和Q张量表示来寻找二维和三维tactoids的构型。通过对所得受约束能量最小化问题采用拟牛顿和嵌套迭代算法,实现了高效求解。通过基准解进行数值验证,并与实验数据及早期工作进行比较。我们探讨了具有物理动机的子问题,即分别固定形状和序,以探索两者各自的作用,并检验材料参数对收敛性的依赖关系。嵌套迭代显著改善了这些高度可变形材料的数值解的计算成本和收敛性。
Keyword:
Tactoids
Shape optimization
Quasi-Newton's method
Nested iteration
Nematic liquid crystals

期刊

C
Computers and Mathematics with Applications
IF:
2.5
论文数:
369
被引数:
1.8W

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