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On a partitioned strong coupling algorithm for Modeling Fluid-Structure Interaction

INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED MECHANICS 2015年第2期7卷

作者： He, Tao Shanghai Normal Univ Dept Civil Engn Shanghai 201418 Peoples R China Univ Birmingham Sch Civil Engn Birmingham B15 2TT W Midlands England

This paper presents a partitioned strong coupling algorithm for fluid-structure interaction in the arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element framework. The incompressible Navier-Stokes equations are solved by the semi-implicit characteristic-based split (CBS) scheme while the structural equations are temporally advanced by the Bathe method. The celled-based smoothed finite element method is adopted for the solution of a geometrically nonlinear solid. To update the dynamic mesh, the moving submesh approach is performed in conjunction with the ortho-semi-torsional spring analogy method. A mass source term is implanted into the pressure Poisson equation to respect the geometric conservation law for the fractional-step-type CBS fluid solver. The iterative solution is achieved by fixed-point method with Aitken's.2 accelerator. The proposed methodology is validated against flow-induced oscillations of a bluff body and a flexible body. The overall numerical results agree well with the available data. Some important flow phenomena have been disclosed successfully.

关键词： Fluid-structure interaction arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element method partitioned strong coupling algorithm vortex-induced vibrations

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