空间变化多孔介质中的流动建模及其在拓扑优化中的应用
流体动力学
2020-04-23 v1 计算工程、金融与科学
最优化与控制
摘要
本研究的目的是凸显流体动力学领域拓扑优化过程中孔隙率变化的影响。通常，添加到动量方程中的惩罚项可用于获得材料分布。每当计算域内加入材料，就会产生新的流固界面并出现孔隙率梯度。然而，目前拓扑优化中未考虑孔隙率变化，且用于定位固体的惩罚项类似于多孔介质流动中使用的Darcy项。有鉴于此，本文首先发展了一种原始的单一域宏观模型，用于建模超越Darcy区域的空间变化多孔介质中的流动。接着，我们对一个拓扑优化问题进行了数值求解，并将不含孔隙率变化效应的标准模型所得结果与我们的模型所得结果进行比较。在我们的结果中，例如我们表明所得设计不同，但目标泛函的降低百分比仍相当接近（差异低于4%）。此外，我们说明了孔隙率和颗粒直径取值对最终优化设计的影响。
引用
@article{arxiv.2004.10712,
title = {Modelling of flow through spatially varying porous media with application to topology optimization},
author = {Rakotobe Michaël and Ramalingom Delphine and Cocquet Pierre-Henri and Bastide Alain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.10712},
year = {2020}
}