Neue Veröffentlichung zur bidirektionalen Kopplung von Faser/Fluid-Systemen
26 Januar 2024
Unser neuer Artikel mit dem Titel "A fully coupled regularized mortar-type finite element approach for embedding one-dimensional fibers into three-dimensional fluid flow" wurde als Open-Access-Paper in Wiley's International Journal for Numerical Methods in Engineering veröffentlicht.
In diesem Beitrag erweitern Dr. Nora Hagmeyer, Dr. Matthias Mayr und Prof. Alexander Popp unsere frühere Arbeit über die einseitige Kopplung von Balken, die in eine dreidimensionale inkompressible Fluidströmung eingebettet sind, auf den Fall einer starken Zwei-Wege-Kopplung, d.h. die Berücksichtigung der bidirektionalen Kopplung zwischen Fasern und Strömungsfeld. In diesem Artikel werden insbesondere zwei verschiedene Techniken für den partitionierten Löser untersucht, nämlich die Aitken-Relaxation und ein Matrix-freies Newton-Krylov Verfahren. Während ersteres einfacher zu implementieren ist, zeigt letzteres eine schnellere Konvergenz und verbesserte Robustheit. Die vorgeschlagenen Kopplungsalgorithmen ermöglichen die gemischt-dimensionale Modellierung und Simulation von schlanken und flexiblen Fasern, die mit der Flüssigkeitsströmung interagieren - von einer einzelnen Faser bis hin zu Tausenden von unabhängigen Fasern.
Siehe auch unsere anderen Veröffentlichungen zur gemischt-dimensionalen Modellierung in unserem Institut:
- One-way coupled fluid-beam interaction: Capturing the effect of embedded slender bodies on global fluid flow and vice versa
- A mortar-type finite element approach for embedding 1D beams into 3D solid volumes
- Consistent coupling of positions and rotations for embedding 1D Cosserat beams into 3D solid volumes
- Computational challenges in mixed-dimensional beam/solid coupling
Hagmeyer N., Mayr M., Popp A. (2024): A fully coupled regularized mortar-type finite element approach for embedding one-dimensional fibers into three-dimensional fluid flow. International Journal for Numerical Methods in Engineering, DOI (Open Access) 
, arXiv 
