流体分析(CFD) — 流固耦合 — 文章目录
从CFD一侧看,流固耦合(FSI)的核心课题是“如何用流体网格追踪运动、变形的边界”。让网格变形去跟随的ALE法,和在固定网格中以力的形式嵌入物体存在的IBM(浸入边界法)是两大方法,根据变形大小、有无拓扑变化以及精度要求区分使用。大变形时ALE网格会崩溃,IBM的壁面精度有限,两者都有明确的弱点,这一点很重要。
《ALE法流固耦合》讲解包括网格变形控制(弹簧类比、拉普拉斯光顺)和几何守恒律(GCL)在内的公式,《浸入边界法(IBM)》讲解直接强迫法与虚拟单元法的区别以及边界层分辨的局限。把两篇对照阅读,就能建立方法选择的判断依据。
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气动弹性用 Collar 三角形解释。气动力(Aerodynamic Forces)、弹性力(Elastic Forces)、惯性力(Inertial Forces)三者相结合的问题。 - ALE法流固耦合
ALE法流固耦合(FSI)解析的理论和数值计算方法介绍。流体-结构耦合问题中任意拉格朗日-欧拉法的实现和应用。 - 浸入边界法(IBM)
在ALE法中,网格与结构界面相适配(body-conforming),而IBM则在固定的正交网格(Cartesian grid)上 - 单向流体结构耦合
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用流体与结构交替求解的分离式方法求解双向流固耦合时,周围流体的附加质量若大于结构质量,计算就会发散。空气中的钢板(附加质量比0.006)不松弛3次即收敛, - 涡激振动(VIV)
圆柱后脱落的涡频率 f = St·U/D 与结构固有频率一致时发生涡激振动。直径2 m、固有频率1 Hz的钢烟囱危险风速为10 m/s,阻尼比0.5%时振幅约0.21 m,阻尼比2%时降到约9 mm。