一种基于改进流固耦合力求解的浸没光滑点插值法  

An immersed smoothed point interpolation method with improved solution of fluid-structure interaction force

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作  者:杨博睿 张桂勇[1,2] 王双强 严博骞[1] 王鹏 YANG Bo-rui;ZHANG Gui-yong;WANG Shuang-qiang;YAN Bo-qian;WANG Peng(State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment,School of Naval Architecture,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China;Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration,Shanghai 200240,China)

机构地区:[1]大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,船舶工程学院,辽宁大连116024 [2]高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240

出  处:《船舶力学》2023年第10期1455-1463,共9页Journal of Ship Mechanics

基  金:国家自然科学基金资助项目(52061135107);中央高校基本科研业务费资助项目(DUT20TD108,DUT20LAB308);辽宁省兴辽英才计划资助项目(XLYC1908027)。

摘  要:浸没光滑点插值方法(immersed smoothed point interpolation method,IS-PIM)是一种基于浸没类方法框架,采用光滑点插值方法(smoothed point interpolation method,S-PIM)作为固体求解器的流固耦合计算方法。在IS-PIM以及其它基于浸没类方法框架的方法中,流固耦合力是基于虚拟流体拉格朗日网格求解的,但这种求解方式忽略了流固边界节点的速度梯度,导致无法计算边界粘性力,尤其是在模拟低雷诺数流动时,会产生较大的数值误差。本文针对上面的问题,提出一种基于真实流体欧拉网格求解流固耦合力的新思路。经过算例证明,该方法无需额外修正即可有效计算流固边界的粘性力,提高了计算精度。Immersed smoothed point interpolation method(IS-PIM)is a fluid-structure interaction(FSI)sim‐ulation method under the framework of immersed method,using smoothed point interpolation method as a sol‐id solver.The FSI force is solved by Lagrange grid of virtual fluid in the original IS-PIM.However,the velocity gradient of the fluid-solid boundary node is ignored in this method,which makes it unable to calculate the boundary viscous force and results in a large numerical error,especially when simulating the flow at low Reynolds numbers.In this paper,a new method for solving FSI force based on the Euler grid of real fluid was proposed.The simulation results show that the new FSI force solution method can effectively apply boundary viscous force and significantly improve the calculation accuracy without any correction.

关 键 词:浸没类方法 流固耦合 光滑点插值方法 流固耦合力 粘性力修正 

分 类 号:O357.1[理学—流体力学]

 

参考文献:

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