流体-構造相互作用のための新しい平滑化粒子流体力学と有限要素結合スキーム:滑り境界粒子アプローチ【JST・京大機械翻訳】

Fuchs Sebastian L.; Meier Christoph; Wall Wolfgang A.; Cyron Christian J.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202201075691823 整理番号：21P0055235

流体-構造相互作用のための新しい平滑化粒子流体力学と有限要素結合スキーム:滑り境界粒子アプローチ【JST・京大機械翻訳】

A novel smoothed particle hydrodynamics and finite element coupling scheme for fluid-structure interaction: the sliding boundary particle approach

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発行年： 2020年10月19日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年05月18日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

流体場を平滑化粒子流体力学(SPH)と有限要素法(FEM)を用いた構造場を用いて空間的に離散化する流体-構造相互作用(FSI)問題を解くための新しい数値定式化を提案した。完全メッシュまたは格子ベースのFSIフレームワークと比較して,SPHのLagrange特性により,このフレームワークは,多重相と動的相転移から成るより複雑な流体を説明するために容易に拡張できる。さらに,この手法は,付加的方法論的および計算的努力なしに,流体-構造界面の大きな変形の取扱いを容易にする。特に,流体粒子と構造要素間の相互作用力の正確な表現を,強く曲がった界面形状のために,界面に近いSPH粒子の完全な支持を確保するために,新しい滑り境界粒子アプローチを提案する。流体と構造場のカップリングはDirichlet-Neumann分割法に基づいており,そこでは流体場は所定の界面変位によるDirichlet分割であり,構造場は界面力を受けるNeumann分割である。弱結合スキームに固有の不安定性を克服するために,反復固定点結合スキームを採用した。よく知られたベンチマーク試験の形式におけるいくつかの数値例を,提案した定式化の精度,安定性およびロバスト性を検証するために考察した。最後に,高度に柔軟な薄壁バルーン様コンテナの充填プロセスを研究し,バイオメカニクスの分野における提案スキームの潜在的適用シナリオに近いモデル問題を表した。【JST・京大機械翻訳】

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流体動力学一般

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