粘滞流体中细细长柔性结构流固耦合的浸没边界法
软凝聚态物质
2022-01-13 v1 计算物理
摘要
本文提出一种用于模拟流固耦合的数值方法,专门适用于牛顿流体与大量细细长粘弹性 Cosserat 杆之间的相互作用。由于其高柔性和低重量,此处所考虑的杆即使在中度流体载荷下也表现出大挠度。其运动反过来又改变流动,使得流体与结构彼此强耦合,这在数值上非常具有挑战性。本文提出一种基于浸没边界法的新型耦合方法,改进了针对该问题的现有方法。它在数值上稳定且无需流体部分与结构部分之间的任何全局迭代,从而赋予耦合格式高稳定性和低计算成本。本文给出了底层方法论及其算法实现,包括通过系统研究对精度和收敛性进行评估。各种验证案例说明了所提方法的性能和通用性。
引用
@article{arxiv.2008.00949,
title = {An immersed boundary method for the fluid-structure interaction of slender flexible structures in viscous fluid},
author = {S. Tschisgale and J. Fröhlich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.00949},
year = {2022}
}