An energy stable one-field monolithic arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation for fluid-structure interaction
Résumé
In this article we present a one-field monolithic finite element method in the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation for Fluid-Structure Interaction (FSI) problems. The method only solves for one velocity field in the whole FSI domain, and it solves in a monolithic manner so that the fluid solid interface conditions are satisfied automatically. We prove that the proposed scheme is unconditionally stable, through energy analysis, by utilising a conservative formulation and an exact quadrature rule. We implement the algorithm using both F-scheme and d-scheme, and demonstrate that the former has the same formulation in two and three dimensions. Finally several numerical examples are presented to validate this methodology, including combination with remesh techniques to handle the case of very large solid displacement.
Dans cet article, nous présentons une méthode d'éléments finis monolithiques à un champ dans la formulation arbitraire lagrangienne-eulérienne (ALE) pour les problèmes d'interaction fluide-structure (FSI). Le procédé ne résout que pour un champ de vitesse dans tout le domaine FSI, et il le résout de manière monolithique de sorte que les conditions d'interface fluide-solide sont satisfaites automatiquement. Nous prouvons que le schéma proposé est énergétiquement inconditionnellement stable, en utilisant une formulation conservatrice et une règle de quadrature exacte. Nous implémentons l'algorithme en utilisant 2 schémas F et d, et démontrons que le premier a la même formulation en deux et trois dimensions. Enfin, plusieurs exemples numériques sont présentés pour valider cette méthodologie, notamment la combinaison avec des techniques de remaillage pour traiter le cas de très grand déplacements des solides.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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