Robuste und effiziente Simulation komplexer Problemstellungen der Fluid-Struktur-Interaktion

In diesem Beitrag stellen wir robuste, genaue, zuverlässige und effiziente numerischen Methoden für Probleme der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) vor. Derartige Interaktionsprobleme sind von hoher Relevanz, da sie in einer Vielzahl von technischen Anwendungen und verschiedensten Bereichen des Ingenieurwesens auftreten. Bereits die Ansätze für die beiden beteiligten Einzelfelder, Strömungs- und Strukturfeld, die wichtige Bestandteile der Gesamtmethoden darstellen, sind von uns so entwickelt, dass allen spezifischen Herausforderungen der Einzelfelder adäquat begegnet werden kann. Wir werden in diesem Artikel verschiedene Optionen zur Kopplung der Felder erläutern. Hierbei sind einerseits die Formulierung der Kopplung, für die sich Methoden auf bewegten und fixen Gittern sowie hybride Ansätze anbieten, und andererseits die Lösung des gekoppelten Gleichungssystems von entscheidender Bedeutung. Ein monolithischer Ansatz zur Lösung des gekoppelten Gleichungssystems, der besonders erhöhte Robustheit und Effizienz verspricht, wird von uns vorgestellt werden, inklusive eines industriellen Anwendungsbeispiels, das mit Hilfe eines solchen monolithischen Lösers simuliert wurde. Ein weiterer besonders anwendungsrelevanter Aspekt, den wir darüber hinaus, z. B. mit Blick auf die Simulation von Klappen und Dichtungen, anbieten können ist die korrekte Einbeziehung von Kontakt und/oder Topologieänderungen im Rahmen einer FSI. Schließlich werden wir einen Ausblick auf eine Auswahl diverser anderer gekoppelter Multiphysik-Probleme, die mit unseren Methoden erfolgreich simuliert werden können, geben.     «

In diesem Beitrag stellen wir robuste, genaue, zuverlässige und effiziente numerischen Methoden für Probleme der Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) vor. Derartige Interaktionsprobleme sind von hoher Relevanz, da sie in einer Vielzahl von technischen Anwendungen und verschiedensten Bereichen des Ingenieurwesens auftreten. Bereits die Ansätze für die beiden beteiligten Einzelfelder, Strömungs- und Strukturfeld, die wichtige Bestandteile der Gesamtmethoden darstellen, sind von uns so entwickelt, das...     »