基于控制体有限元方法的流固耦合数值模拟方法技术

本发明专利技术公开一种基于控制体有限元方法的流固耦合数值模拟方法：首先建立计算区域，并对计算区域进行网格离散，得到一套由一定数量的单元组成的网格系统，一个单元由若干节点组成；将上述网格系统中的每个单元以该单元的重心为基点为基础进行平均剖分，剖分的份数为单元的节点数量；一个节点周围的所有上述子单元组成一个控制体，所有的控制体组成对偶网格系统；接下来用网格系统的单元节点上的流体场的物理量计算固体场的物理量，基于有限元方法在网格系统上对固体变形方程进行离散求解；然后用网格系统的单元节点上的固体场的物理量计算流体场的物理量，基于有限体积法在对偶网格系统上对流体方程进行离散求解；最后，增加时间进行重复计算，进而得到流体场和固体场。

【技术实现步骤摘要】
基于控制体有限元方法的流固耦合数值模拟方法
本专利技术涉及流固耦合数值模拟
，具体涉及一种基于控制体有限元方法的流固耦合数值模拟方法。
技术介绍
流固耦合研究变形固体在流场作用下的各种行为及固体变形对流场影响的流固相互作用问题。流固耦合在飞机叶片颤振、涡轮机械设计、海洋工程、动脉血热流动和变形多孔介质流动广泛存在。总体上，流固耦合问题可以分为两大类：第一类是流体和固体的耦合作用仅仅发生在流体和固体相的界面上，如飞机叶片颤振等问题。这类问题的方程的耦合是由流体相和固体相界面上的平衡方程来实现；第二类是固体相和流体相的计算域部分或全部重叠在一起，如变形多孔介质流动问题。针对第二类流固耦合问题的数值模拟，由于流体域和固体域存在重合，在耦合计算时，流体场和固体场的物理量在同一个网格节点上计算，通过相应的流固耦合关系进行耦合，即固体场的物理量和流体场的物理量需要在同一位置耦合计算。然而，流体方程的模拟由于守恒性的要求，通常采取有限体积等以单元为中心方法来计算；固体方程的模拟则采取以结点为中心的有限元方法来实现。在两相耦合过程中，两个场的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于控制体有限元方法的流固耦合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.建立计算区域，对计算区域进行网格离散，得到一套由一定数量的单元组成的网格系统，一个单元由若干节点组成；/nS2.将上述网格系统中的每个单元以该单元的重心为基点进行平均剖分，剖分的份数为单元的节点数量，单元剖分的每一份称为一个子单元；一个节点周围的所有上述子单元组成一个控制体，所有的控制体组合在一起组成对偶网格系统；/nS3.用网格系统的单元节点上的流体场的物理量计算固体场的物理量，以节点中心型的有限元方法在网格系统上对固体变形方程进行离散求解；/nS4.用网格系统的单元节点上的固体场的物理量计算流体场的物理量，采用...

【技术特征摘要】
1.基于控制体有限元方法的流固耦合模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.建立计算区域，对计算区域进行网格离散，得到一套由一定数量的单元组成的网格系统，一个单元由若干节点组成；
S2.将上述网格系统中的每个单元以该单元的重心为基点进行平均剖分，剖分的份数为单元的节点数量，单元剖分的每一份称为一个子单元；一个节点周围的所有上述子单元组成一个控制体，所有的控制体组合在一起组成对偶网格系统；
S3.用网格系统的单元节点上的流体场的物理量计算固体场的物理量，以节点中心型的有限元方法在网格系统上对固体变形方程进行离散求解；
S4.用网格系统的单元节点上的固体场的物理量计算流体场的物理量，采用单元中心型的有限体积法在对偶网格系统上对流体方程进行离散求解；
S5.增加时间，重复S3和S4，进而得到流体场和固体场。


2.根据权利要求1所述的基于控制体有限元方法的流固耦合模拟方法，其特征在于：所述步骤S1具体采用以下方式实现：
S11.根据计算的模型的几何尺寸建立几何模型；
S12.将几何模型划分为成若干单元，一个单元由若干节点和若干条边组成，所有的单元组成网格系统。


3.根据权利要求1所述的基于控制体有限元方法的流固耦合模拟方法，其特征在于：所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：万义钊，陈强，欧阳伟平，董林，胡高伟，刘昌岭，吴能友，
申请(专利权)人：青岛海洋地质研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37