Phân tích bài toán tương tác rắn lưu chất bằng phương pháp kết hợp ES-FEM và ALE-FEM

Nguyễn Hoàng Sơn, Liêu Quân Quí, Phùng Văn Phúc, Nguyễn Thời Trung
Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX Hà Nội, 8-9/12/2012

Tóm tắt:
Bài báo trình bày một phương pháp số kết hợp để phân tích ứng xử của bài toán tương tác rắn-lưu chất (FSI) theo thời gian trong miền hình học hai chiều. Miền rắn chịu biếndạng nhỏ và được phân tích bằng phương pháp phần tử hữu hạn trơn dựa trên cạnh (ES-FEM). Do biến dạng của miền rắn, biên của miền
lưu chất tại vị trí tương tác rắn-lưu chất cũng bị thay đổi theo, vì vậy lưới phần tử hữu hạn của miền lưu chất trong hệ tọa độ Eulerian cần được điều chỉnh liên tục trong quá trình tính toán. Trong bài báo này, để phân tích ứng xử của lưu chất khi biên tương tác rắn –lưu chất liên tục thay đổi, phương pháp phần tử hữu hạn Lagrangian-Eulerian bất kì (ALE-FEM) được sử dụng, trong đó một trường vận tốc của lưới lưu chất sẽ được tính toán độc lập và được bổ sung vào phương trình Navier-Stokes để mô tả chuyển động của chất lỏng theo thời gian. Ví dụ số trong bài báo được tính toán và phân tích bằng ngôn ngữ lập trình Matlab và được so sánh, kiểm chứng với kết quả của các bài báo liên quan.

Từ khóa:

Tương tác rắn-lưu chất; Phương pháp phần tử hữu hạn trơn dựa trên cạnh (ES-FEM); Phương pháp Lagrangian-Eulerian bất kì (ALE); Phương trình Navier-Stokes; Hệ tọa độ Lagrangian; Hệ tọa độ Eulerian.