Neuer Preprint zur Faser/Fluid-Kopplung
6 Juni 2023
In diesem Preprint schlagen wir ein vollständig gekoppeltes partitioniertes Verfahren vor, um Fasern (modelliert durch Balken) in eine dreidimensionale inkompressible Navier-Stokes-Strömung einzubetten. Die Diskretisierung der 1D/3D-Kopplungbedingungen erfolgt mit einem Mortar-artigen Ansatz und einer Penalty-Regularisierung. Wir lösen das gekoppelte Problem entweder mit einem Aitken-Verfahren oder mit einem Matrix-Free Newton-Krylov (MFNK) Ansatz. In numerischen Beispielen zeigen wir eine optimale Konvergenz bei uniformer Netzverfeinerung und übereinstimmende Ergebnisse im Vergleich zu einer vollständig aufgelösten 3D/3D-Fluid/Solid-Interaktionssimulation und untersuchen die Recheneffizienz sowohl der Aitken- als auch der MFNK-Methode. Schließlich wenden wir die vorgeschlagene Methode auf ein Feld von Unterwasserpflanzen an, wo wir - zum ersten Mal - 103 in die Flüssigkeitsströmung eingebettete Fasern untersuchen können.
Hagmeyer, N., Mayr, M., Popp, A. (2023): Fully coupled mortar-type embedding of one-dimensional fibers into three-dimensional fluid flow, Preprint, submitted for publication, http://arxiv.org/abs/2306.02456
