一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法技术

本发明专利技术所提出的一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，涉及计算力学技术领域，包括如下步骤：基于特殊贴体样条的背景网格离散不可压缩流体，带有完善的SUPG/PSPG稳定的混合伽辽金方法构建流体变分空间，利用特殊贴体样条边界共形的特点，直接施加流体域的边界条件以及流固的界面条件；通过嵌入域等几何法将固体浸入到流体域内，运用切割单元法处理浸入固体边界附近的流体单元，自适应积分法积分切割单元，幽灵惩罚算子用于缓解小切割单元造成的矩阵系统不稳定，二阶精确的广义

【技术实现步骤摘要】
一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法


[0001]本专利技术涉及计算力学
，尤其涉及一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法。

技术介绍

[0002]流固耦合问题是一个或多个固体结构与周围的流体相互作用。这类现象具有多介质耦合、非线性和多时间尺度效应等特点，使得问题变得十分复杂。因此对流固耦合的研究中，数值模拟一直是主要的研究手段。如何准确、高效、稳定地对其进行模拟是计算力学领域一直以来研究的方向。
[0003]基于使用贴体网格的任意拉格朗日
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欧拉公式的数值方法并不是模拟复杂流固耦合问题的理想选择，其具有以下几个缺点：(1)需要生成贴体网格，对于复杂的固体结构来说这是一项十分繁琐耗时的任务；(2)流体网格需要根据固体的变形程度进行更新或重新划分；(3)每次重新划分网格的步骤都需要进行从旧网格到新网格的数据映射，会带来额外的误差。因此，任意拉格朗日
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欧拉公式的适用性受到生成贴体网格的容易性和重新生成网格算法的鲁棒性的限制。而且将这种基于贴体网格的数值方案扩展到固体大变形的三维问题是一项极具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：通过嵌入域等几何法将固体嵌入到流体域内，并对嵌入固体边界附近的流体单元进行单独处理；步骤S2：在贴体样条背景网格中通过混合伽辽金方法离散流体域，构建流体的变分空间；步骤S3：对流体和固体进行时间离散化，并在流固界面处进行时间插值，求解弱公式的非线性方程系统；步骤S4：基于力预测的交错求解弱耦合方案耦合流体和固体子系统。2.根据权利要求1所述的一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11：通过嵌入域等几何法将固体嵌入到流体域内，并对来处理支撑自由度一部分在流体域内一部分在流体域外的单元进行单独处理；步骤S12：积分切割单元；步骤S13：缓解小切割单元造成的矩阵系统的不稳定。3.根据权利要求2所述的一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，其特征在于：所述步骤S11中，使用单元切割法来处理支撑自由度一部分在流体域内一部分在流体域外的单元；所述步骤S12中，采用自适应积分法来积分切割单元；所述步骤S13中，应用幽灵惩罚算子来缓解小切割单元造成的矩阵系统不稳定。4.根据权利要求2所述的一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S21：根据流体的控制方程结合伽辽金方法推导其对应的变分公式；步骤S22：推导SUPG/PSPG稳定化以及幽灵惩罚算子对应的变分公式；步骤S23：施加流体域的边界条件以及流固界面的边界条件。5.根据权利要求4所述的一种流固耦合问题共形嵌入域等几何分析方法，其特征在于：所述步骤S2中，背景网格为笛卡尔网格...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝雪峰，石凯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：