三维柔性多体系统与非匹配面-线耦合不可压湍流的变化投影格式
流体动力学
2019-03-05 v1
摘要
本文关注于一种分区迭代格式，用于模拟不可压湍流中非线性多体系统的流固耦合。所提格式依赖于三维（3D）不可压湍流求解器、约束柔性多体系统的非线性整体弹性结构求解器，以及用于非匹配界面网格的湍流流体-柔性多体系统耦合的非线性迭代力修正格式。流体方程在空间上采用稳定的 Petrov-Galerkin 格式离散、在时间上采用广义-α 更新，而多体系统采用不连续时空 Galerkin 有限元方法。我们解决了本格式中的两个关键挑战。首先，不可压湍流与在共旋框架下描述的非线性弹性体系统的耦合。其次，以守恒方式将三维流体面单元与柔性多体系统的一维线单元之间的牵引力与位移进行投影。通过非线性迭代修正与守恒投影，所开发的流体-柔性多体相互作用求解器对于涉及流体-柔性多体系统间强惯性效应及各多体部件间耦合相互作用的问题是稳定的。所提耦合有限元框架的精度通过对均匀来流条件下发生涡激振动的长柔性圆柱的可获得实验数据进行了验证。最后，通过模拟连接长立管与弹性系泊系统的实际海上浮式平台的流致振动，展示了所提框架的实际应用。
引用
@article{arxiv.1711.01699,
title = {A Variational Projection Scheme for Nonmatching Surface-to-Line Coupling between 3D Flexible Multibody System and Incompressible Turbulent Flow},
author = {P S Gurugubelli and R Ghoshal and V Joshi and R K Jaiman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.01699},
year = {2019}
}