simultanes Berechnungsverfahren für Fluid-Struktur-Wechselwirkungen mit finiten Raum-Zeit-ElementenEin

Walhorn, Elmar

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-631

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Ein simultanes Berechnungsverfahren für Fluid-Struktur-Wechselwirkungen mit finiten Raum-Zeit-Elementen

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Zur effizienten Analyse von starken, nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen Fluid und Struktur wird ein monolithisches Berechnungsmodell entwickelt. Bei der Diskretisierung der Modellgleichungen der beiden Kontinua und der Kopplungsbedingungen wird die Raum-Zeit-Finite-Element-Methode verwendet. Mit der einheitlichen Betrachtung von Raum und Zeit ist es möglich, das Fluidgebiet den Strukturverformungen kontinuierlich anzupassen. Das Modell ermöglicht Stabilitätsanalysen des gekoppelten Systems. Anhand von ausgewählten Beispielen wird die Effizienz und Anwendbarkeit des Verfahrens dokumentiert.

For efficient analyses of strong, nonlinear interactions between fluid and structure a monolithic numerical model is developed. The space-time finite element method is applied for discretisation of both continua and the coupling conditions. The uniform approach in space and time allows a continuous adaptation of the fluid domain to the structural motion. Altogether a single set of equations is derived, which allows stability analyses of coupled problems. Selected examples confirm the efficiency and versatility of the model.