کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5012004 1462668 2017 46 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
A non-staggered coupling of finite element and lattice Boltzmann methods via an immersed boundary scheme for fluid-structure interaction
ترجمه فارسی عنوان
یک جفت غیرقطعی از المان محدود و روش های بولتزمن شبکه ای از طریق یک طرح مرزی غوطه ور برای تعامل ساختار مایع
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
این مقاله یک چارچوب عددی برای اتصال المان های محدود و الگوریتم بولتزمن برای مشکلات گذرا با تعامل ساختار سیال ارائه می دهد. ساختار جامد با روش عنصر محدودی گسسته می شود و با طرح صریح نیومارک هماهنگ شده است. روش شبکهای بولتزمن برای شبیه سازی جریانهای سیال ضعیف قابل فشرده یکپارچه استفاده می شود. دو روش عددی از طریق یک روش مرزی غوطه ور مستقیم در یک روش غیر شتابدهنده متصل می شوند. بدون تکیه گاه در هر گام زمانی، روش پیشنهادی می تواند هماهنگ سازی زمان های یکپارچگی را تضمین کند و در نتیجه همبستگی قوی هر دو زیر دامنه با حل یک سیستم خطی معادلات اتصال در هر گام زمانی. از این رو انتقال انرژی در رابط مایع جامد صحیح است، یعنی نه از بین رفتن انرژی و نه تزریق انرژی در رابط، که می تواند ثبات عددی را حفظ کند. یک روش شناخته شده متقابل ساختار سیال شناخته شده برای تصدیق روش اتصال پیشنهاد شده است. نشان داده شده است که پایداری طرح های عددی استفاده شده می تواند حفظ شود و توافق خوبی با نتایج مرجع پیدا شود.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
پیش نمایش مقاله
یک جفت غیرقطعی از المان محدود و روش های بولتزمن شبکه ای از طریق یک طرح مرزی غوطه ور برای تعامل ساختار مایع
چکیده انگلیسی
The paper presents a numerical framework for the coupling of finite element and lattice Boltzmann methods for transient problems involving fluid-structure interaction. The solid structure is discretized with the finite element method and integrated in time with the explicit Newmark scheme. The lattice Boltzmann method is used for the simulation of single-component weakly-compressible fluid flows. The two numerical methods are coupled via a direct-forcing immersed boundary method in a non-staggered way. Without subiteration within each time-step, the proposed method can ensure the synchronization of the time integrations, and thus the strong coupling of both subdomains by resolving a linear system of coupling equations at each time-step. Hence the energy transfer at the fluid-solid interface is correct, i.e. neither energy dissipation nor energy injection will occur at the interface, which can retain the numerical stability. A well-known fluid-structure interaction test case is adopted to validate the proposed coupling method. It is shown that the stability of the used numerical schemes can be preserved and a good agreement is found with the reference results.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Computers & Fluids - Volume 143, 17 January 2017, Pages 90-102
نویسندگان
, ,