Mehrgitterverfahren zur effizienten numerischen Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen

用于流固耦合高效数值模拟的多重网格方法

基本信息

批准号：
5391514
负责人：
Professor Dr. Michael Schäfer
金额：
--
依托单位：
Fachgebiet Numerische Berechnungsverfahren im Maschinenbau
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Units
财政年份：
2003
资助国家：
德国
起止时间：
2002-12-31 至 2009-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5391514?language=en
关键词：
Mehrgitterverfahren zur effizienten numerischen Simulation

项目摘要

In vielen Ingenieuranwendungen spielt die Betrachtung von gekoppelten Problemen mit einer Wechselwirkung von Phänomenen der Strömungs- und Strukturmechanik eine wichtige Rolle. In den beiden Einzeldisziplinen existieren heutzutage leistungsfähige Simulationsprogramme, die aufgrund oft jahrelanger Entwicklungsarbeiten einen vergleichsweise hohen Standard erreicht haben. Dies betrifft sowohl die jeweiligen Modellierungsmöglichkeiten als auch die jeweils zum Einsatz kommenden numerischen Methoden. Für die effiziente Simulation gekoppelter Fluid-Struktur-Probleme ist es zum einen wünschenswert die neuesten Entwicklungen in den beiden Teildisziplinen zu nutzen, und zum anderen ist es notwendig geeignete Kopplungsalgorithmen bereitzustellen, die die effiziente Erfassung der gegenseitigen Wechselwirkungen erlauben. Für die Konvergenzeigenschaften eines Berechnungsverfahrens für Fluid-Struktur-Wechselwirkungen ist insbesondere der Kopplungsmechanismus von entscheidender Bedeutung. Wie im Vorspann dieses Forschergruppenantrags bereits ausgeführt, kann die Kopplung von Struktur und Strömung auf numerischer Ebene in unterschiedlicher Weise realisiert werden, was zu stärker oder schwächer gekoppelten Lösungsprozeduren führt. Einerseits kann das gekoppelte Problem in einem Schritt gelöst werden (monolithischer Ansatz), was in der Regel gute Konvergenzeigenschaften des gekoppelten Lösers zur Folge hat, andererseits können im Rahmen einer partitionierten Strategie vorhandene optimierte Teilproblemlöser in wenig veränderter Form verwendet werden. Das Ziel des vorliegenden Projekts ist die Weiterentwicklung und systematische Untersuchung eines voll-impliziten partitionierten Lösungsalgorithmus für Probleme mit Fluid-Struktur-Wechselwirkung mit starker Kopplung, welcher auf einer iterativen Lösung der gekoppelten diskreten Gleichungen im Rahmen eines nichtlinearen Mehrgitterverfahrens mit adaptiver Zeitschrittweitensteuerung basiert. Das Verfahren versucht die Vorteile von monolithischen und partitionierten Ansätzen zu vereinen, wobei gleichzeitig eine hohe numerische Effizienz, wie sie für Mehrgitterverfahren charakteristisch ist, erreicht werden soll.

在过去的工程师研究中，我们讨论了罗尔的结构和结构机械现象中的Wechselwirkung问题。 Jahrelanger Entwicklungsarbeiten einen vergleichsweise hohen Standard erreicht haben。在这个过程中，新的问题将被解决，并且它不是一个很好的算法，可以有效地解决问题。流体结构Wechselwirkungen 的综合测试是由设计原理决定的。 einem Schritt gelöst werden (monolithischer Ansatz) 的问题在于 der Regel gute Konvergenzeigenschaften des关闭 Folge 帽子后，您可以在 Rahmen einer Partitionierten 策略中优化解决问题的方法。解决流体结构Wechselwirkung 问题的算法与最根本的Kopplung 、 welcher auf einer iterativen Gleichungen im Rahmen eines nicht Linearen Mehrgitterverfahrens mit Adaptiver Zeitschrittweitensteuerung basic 。整体式和分区式的安装方式、数字化方式、以及 Mehrgitterverfahren 的特性、适用范围。