学习流固耦合理论时的旧笔记。
单向耦合的间接方法适合于对于流场来说可以忽略的小位移的从小到大的问题。
作为可直接连接的固体单元的一个特例,the 梁类型的单元可以在它们的两边都与2D流体边界单元发生作用并且壳类型的单元可以通过它的两个表面与3D流体边界单元发生作用。我们称它们为F-S-F连接。
相反的,当固体边界单元或者单边/面的固体单元与流体边界单元相连接时,我们称他们为F-S连接。
在连接的情况下,尽管两个流体边界在几何上是相同的,但它们被固体单元所分开因此它们通常在物理量例如应力和压力上是不想等的。在这种情况下流体单元必须被仔细建模。
为了测试流体模型,在FSI边界上应用动壁面边界条件来模拟结构的位移。类似的,FSI条件必须从这个测试中去除。边界移动的范围应该通过固体的位移来预期。
在瞬态分析中,确认使用了一个好的初始条件。这个条件在FSI计算中比在个别模型求解中更加必要。若第一个时间步就遇到了收敛困难,可能是因为初始条件没有设置好。
FSI问题的恰当时间步长的一个指示器可以从对个别固体模型的频繁分析中获得。流体方程总是非线性的,因此在FSI耦合模型上无法进行频率分析。
在双向耦合中,如果收敛在FSI迭代中没有达到,你可以调整应力和位移的松弛因数。应力松弛因数应当被首先考虑因为它通常是收敛困难的主要原因。那些因数总应该在0到1的范围内。
通常,因数越接近于1,所需进行的FSI迭代也越少。另一方面,因数越接近0,达到收敛的可能性越大。长的求解时间是因为因数太小造成的。最佳值应该通过数值实验获得,更适宜在一个粗糙的网格模型上。
The interaction of a flexible structure with a flowing fluid in which it is submersed or by which it is surrounded gives rise to a rich variety of physical phenomena with applications in many fields of engineering, 例如,飞行器翅膀的稳定和响应,血流流过动脉,桥和高楼对风的响应,气轮机和压缩机叶片的振动,热交换器的振动。
用来对待流固耦合现象的物理模型在它们的复杂度以及适用范围上有很大不同。
最简单的模型是那个很流行的“活塞理论” ,which may be thought of as the limit of potential flow model as the frequency of an oscillating body in a fluid becomes large.
ALE公式提供了在一个动网格上流体问题的求解通过重新计算一个相对于网格运动的参考标架下的方程。在一个有限体积算法中,这意味着解决了单元体积的变化以及因为网格移动引起的附加流动项。
ALE公式之外的一种可供选择的方法是保持网格固定在欧拉参考构架并且只移动流固界