临界网格法：一种基于 preCICE 的流固耦合表面耦合的可扩展光滑粒子流体动力学通用插值方法
数值分析
2024-04-30 v1 数值分析
摘要
使用传统方法求解流固耦合（FSI）问题是数值模拟领域的一大挑战。作为一个强大的多物理场耦合库，preCICE 在求解 FSI 方面具有广阔的应用前景，它支持众多开源/闭源软件和商业 CFD 求解器以黑盒形式求解 FSI 问题。然而，该库目前仅支持基于网格的耦合方案。本文提出一种临界网格（网格）作为粒子法连接双向耦合工具 preCICE 的中间介质。利用粒子和临界网格对位移和力进行插值，使得纯拉格朗日光滑粒子流体动力学（SPH）方法也能求解 FSI 问题。该方法被称为粒子网格耦合（PMC）方法，从理论上解决了基于粒子法连接 preCICE 的网格不匹配问题。此外，我们进行了实验以验证 PMC 方法的性能，其中流体和结构分别由 SPH 和有限元法（FEM）离散。结果表明，本文给出的 PMC 方法能有效求解 FSI 问题。最后，我们的 SPH 流体适配器源代码已开源，可在 GitHub 上获取，用于进一步开发 preCICE 与更多无网格方法的兼容性。
引用
@article{arxiv.2404.18390,
title = {Critical grid method: An extensible Smoothed Particle Hydrodynamics fluid general interpolation method for Fluid-Structure Interaction surface coupling based on preCICE},
author = {Sifan Long and Xiaowei Guo and Xiaokang Fan and Canqun Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.18390},
year = {2024}
}