求解一般流固接触相互作用问题的一致且完备计算方法
计算工程、金融与科学
2019-05-24 v1
摘要
我们提出了一种一致的方法，可用于求解具有挑战性的一般非线性流固接触相互作用（FSCI）问题。其底层连续格式同时包含“无滑移”流固相互作用以及多个弹性体之间的无摩擦接触。针对一般的 FSCI 问题，讨论了法向与切向的相应界面条件，特别是流体应力在闭合接触区域中的作用。为确保从无滑移到无摩擦接触的切向约束连续性，通过使用具有变化滑移长度的广义 Navier 条件实现过渡。此外，接触区域中的流体应力通过延拓方法获得，因其在接触体的脱离行为中起着关键作用。鉴于空间连续格式具有给定的连续性，离散问题的连续性（对牛顿法收敛至关重要）自然达成。由于流体域的拓扑变化是 FSCI 构型中固有的挑战，采用非界面拟合的切割有限元方法（CutFEM）对流体域进行离散。所有界面条件，即“无滑移”FSI、广义 Navier 条件以及无摩擦接触，均使用基于 Nitsche 的方法纳入，从而保持模型的连续性与一致性。为考虑流体与固体离散之间的强相互作用，整体耦合离散系统以整体（monolithically）方式求解。给出了不同复杂度的数值算例以佐证上述研究进展。
引用
@article{arxiv.1905.09744,
title = {A consistent and comprehensive computational approach for general Fluid-Structure-Contact Interaction problems},
author = {Christoph Ager and Alexander Seitz and Wolfgang A. Wall},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.09744},
year = {2019}
}
备注
34 pages, 17 figures