基于弯曲空间格子Boltzmann的流固耦合
计算物理
2018-10-05 v1
摘要
我们提出了一种用于流固耦合（FSI）模拟的新方法，其中将原始的二阶弯曲空间格子Boltzmann流体求解器（LBM）与用于薄壳的有限元方法（FEM）相耦合。LBM可以在弯曲坐标的标准格子上独立工作，无需插值、重新网格化或浸入边界。LBM分布函数在坐标变化下动态变换。此外，可以在任何几何形状的节点上精确计算力和动量。而且，FEM壳是一个完整的数值工具，具有生长、自接触和强外力等实现。我们展示了在度量变形下标准测试的分辨率收敛误差。通过具体示例验证了质量和体积守恒、动量传递、边界滑移和压力维持。此外，进行了简要的变形稳定性分析。接下来，我们研究了方形流体流动通道与可变形壳之间的相互作用。最后，我们模拟了中等雷诺数下气流通道中的旗帜。该方案受限于相对于域尺寸O(10%)的小变形，通过提高其稳定性，该方法可以自然地扩展到多种应用，而无需进一步的实现。
关键词
引用
@article{arxiv.1803.07822,
title = {Fluid structure interaction with curved space lattice Boltzmann},
author = {Kyriakos Flouris and Miller Mendoza Jimenez and Gautam Munglani and Falk K. Wittel and Jens-Daniel Debus and Hans J. Herrmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.07822},
year = {2018}
}
备注
18 pages, 19 figures