不可压缩流体与薄可变形结构的拓扑与几何精确耦合

我们引入一种拓扑保持的离散化方法，用于耦合不可压缩流体与薄可变形结构，通过保持流体域连通性实现保证无漏的效果。我们的方法利用应用于由拉格朗日流体粒子生成的裁剪 Voronoi 图的拼接算法，以保持障碍物周围的路径连通性。这种几何离散化自然符合任意薄结构，使边界条件能够在流体-固体界面上精确实施。通过在该 conforming 网格上离散化压力投影方程，我们可以在界面上对流体施加速度边界条件，同时直接对固体边界施加压力力，实现 phases 之间的锐利双向耦合。该方法防止流体通过固体漏漏，同时允许在流体域存在连续路径时进行流动。我们在包括绕薄膜、复杂几何中狭窄通道以及浸入液体中的可变形结构等多种场景中展示了该方法的有效性，展示了在无人工密封或漏漏伪影的情况下实现稳健的双向耦合。