流固耦合分析的一种改进CBS有限元算法

针对流固耦合问题,发展了一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述有限元法的弱耦合分区算法.运用半隐式特征线分裂算法求解Navier-Stokes方程,在压力Poisson方程中引入质量源项以满足几何守恒律;运用子块移动技术更新动态网格,并配以光滑处理防止网格质量下降;采用Newmark-β法求解结构运动方程.为保持流体-结构界面处速度和动量守恒,利用修正结合界面边界条件方法求解界面处速度通量和动量通量.运用本方法分别模拟了不同雷诺数下单圆柱横向和两向流致振动、串列双圆柱两向流致振动.计算表明,本文方法计算效率高,计算结果与已有实验和数值计算数据吻合.

基于改进结合界面边界条件方法的矩形柱驰振数值模拟

针对流固耦合问题该文提出了一种改进结合界面边界条件方法,即通过重构界面修正公式,完全消除未经修正的拖曳力,引入新的耦合参数/t以考虑时间步的影响。基于任意拉格朗日-欧拉有限元方法和弱耦合算法求解流固耦合系统。采用CBS(Characteristic-Based Split)稳定化流体有限元算法求解不可压缩Navier-Stokes方程;采用Newmark-法求解结构运动方程;对流固耦合系统的网格更新,采用子块移动技术结合正交-半扭转弹簧近似法;在流场压力泊松方程中加入质量源项以保证几何守恒律;增加界面处的位移修正,以保持几何连续性。并运用该方法数值模拟了低雷诺数下长宽比4:1的矩形柱驰振,计算结果与已有文献结果高度吻合。