A Monolithic Solver for Fluid-Structure Interaction with Adaptive Time Stepping and a Hybrid Preconditioner
Übersetzter Titel:
Ein monolithisches Lösungsverfahren für Probleme der Fluid-Struktur-Interaktion mit adaptiver Zeitschrittweitensteuerung und einer hybriden Vorkonditionierungsmethode
Autor:
Mayr, Matthias
Jahr:
2016
Dokumenttyp:
Dissertation
Fakultät/School:
Fakultät für Maschinenwesen
Betreuer:
Gee, Michael W. (Prof. Dr.)
Gutachter:
Gee, Michael W. (Prof. Dr.); Wall, Wolfgang A. (Prof. Dr.); Deparis, Simone (MER Dr. ès Sc.)
Sprache:
en
Fachgebiet:
DAT Datenverarbeitung, Informatik; MAS Maschinenbau
TU-Systematik:
MTA 000d
Kurzfassung:
The callenge of numerical simulation of fluid-structure interaction (FSI) problems is tackled by a finite-element-based monolithic solver framework allowing for non-matching interface discretizations. Innovations of this thesis are the freedom of choosing solid and fluid time integration schemes independently, an adaptive time stepping scheme for monolithic FSI solvers, and a novel hybrid additive/multiplicative Schwarz preconditioner. Applications to benchmark tests as well as to a biomedical problem prove outstanding robustness and efficiency of the proposed method.
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The callenge of numerical simulation of fluid-structure interaction (FSI) problems is tackled by a finite-element-based monolithic solver framework allowing for non-matching interface discretizations. Innovations of this thesis are the freedom of choosing solid and fluid time integration schemes independently, an adaptive time stepping scheme for monolithic FSI solvers, and a novel hybrid additive/multiplicative Schwarz preconditioner. Applications to benchmark tests as well as to a biomedical...
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Übersetzte Kurzfassung:
Zur numerischen Simulation von Problemen der Fluid-Struktur-Interaktion wird ein monolithisches Lösungsverfahren basierend auf Finiten Elementen vorgeschlagen, welches nicht-passende Netze am Interface erlaubt. Neuerungen sind die freie Wahl der Zeitintegrationsverfahren im Struktur- und Fluidfeld, eine adaptive Zeitschrittweitensteuerung sowie eine hybride Vorkonditionierung basierend auf additiven und multiplikativen Schwarz’schen Methoden. Robustheit und Effizienz der Methode werden an Hand von akademischen Beispielen sowie einer Anwendung aus der Biomechanik gezeigt.
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Zur numerischen Simulation von Problemen der Fluid-Struktur-Interaktion wird ein monolithisches Lösungsverfahren basierend auf Finiten Elementen vorgeschlagen, welches nicht-passende Netze am Interface erlaubt. Neuerungen sind die freie Wahl der Zeitintegrationsverfahren im Struktur- und Fluidfeld, eine adaptive Zeitschrittweitensteuerung sowie eine hybride Vorkonditionierung basierend auf additiven und multiplikativen Schwarz’schen Methoden. Robustheit und Effizienz der Methode werden an Hand v...
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