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分区流体-结构相互作用模拟中每个耦合步骤的子问题迭代次数。 (英语) Zbl 07845193号

摘要:在文献中,分区流体-结构相互作用方案的成本通常通过每个时间步长所需的耦合迭代次数来评估,而忽略非线性子问题中的内部迭代。在这项工作中,我们证明了这些内部迭代对耦合模拟的计算成本有重大影响。特别注意限制每个求解器调用中的迭代次数如何缩短总体运行时间,因为这样可以避免使用未覆盖的耦合数据来优化子问题解决方案。基于系统参数研究,我们研究了每个耦合步骤的最优子问题迭代次数。此外,本文提出了一种新的分区算法收敛准则,该准则仅基于达到子问题剩余容差所需的子问题迭代次数,因此不需要对耦合回路有任何额外的收敛容差。
©2024作者。国际工程数值方法杂志由John Wiley&Sons Ltd.出版。

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74Sxx型 固体力学中的数值方法和其他方法
7.6亿 流体力学的基本方法
74平方英尺 固体力学与其他效应的耦合
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参考文献:

[1] FelippaCA、ParkKC、FarhatC。耦合机械系统的分区分析。计算方法应用机械工程2001;190(24‐25):3247‐3270. doi:10.1016/s0045‐7825(00)00391‐1·Zbl 0985.76075号
[2] CausinP、GerbeauJF、NobileF。流体结构问题分区算法设计中增加了质量效应。计算方法应用机械工程2005;194(42-44):4506‐4527. doi:10.1016/j.cma.2004.12.005·Zbl 1101.74027号
[3] FörsterC,WallW,RammE。非线性结构和不可压缩粘性流顺序交错耦合中的人工附加质量不稳定性。计算方法应用机械工程2007;196(7):1278‐1293. doi:10.1016/j.cma.2006.09.002·Zbl 1173.74418号
[4] van BrummelenEH公司。增加了流体-结构相互作用中可压缩和不可压缩流动的质量效应。应用力学杂志。2009;76(2):021206. doi:10.1115/1.3059565
[5] FormaggiaL、GerbeauJF、NobileF、QuarteroniA。柔顺容器流动问题的三维和一维Navier-stokes方程耦合。计算方法应用机械工程2001;191(6-7):561‐582. doi:10.1016/s0045-7825(01)00302-4·Zbl 1007.74035号
[6] VierendelsJ、DumontK、DickE、VerdonckP。刚体运动流固耦合算法的分析与稳定。美国航空研究所宇航员J.2005;43(12):2549‐2557. 数字对象标识代码:10.2514/1.3660
[7] 巴迪亚斯(BadiaS)、诺比勒夫(NobileF)、维加拉(VergaraC)。基于Robin传输条件的流体-结构分区程序。计算物理杂志。2008;227(14):7027‐7051. doi:10.1016/j.jcp.2008.04.006·兹比尔1140.74010
[8] JoostenMM、DettmerWG、PerićD。结合流体-结构相互作用,分析强耦合模型问题的块高斯-赛德尔解程序。国际数值方法工程杂志2009;78(7):757‐778. 数字对象标识代码:10.1002/nme.2503·Zbl 1183.74347号
[9] BrummelenEH公司。流体-结构相互作用的分区迭代求解方法。国际J数值方法流体。2010;65(1-3):3‐27. doi:10.1002/fld.2465·Zbl 1427.74049号
[10] MokDP、WallWA、RammE。用于不稳定流体-结构相互作用的加速迭代子结构方案。收录:BatheKJ(编辑),编辑:计算流体和固体力学。爱思唯尔;2001:1325‐1328.
[11] MokDP,WallWA。不可压缩流动和非线性柔性结构瞬态相互作用的分区分析方案。收录:SchweizerhofK(编辑)、WallWA(编辑)和BletzingerKU(编辑),《计算结构力学趋势》。CIMNE;2001:688‐698.
[12] 瓦尔沃·库特勒。具有动态松弛的定点流体-结构相互作用求解器。计算力学。2008;43(1):61‐72. doi:10.1007/s00466‐008‐0255‐5·Zbl 1236.74284号
[13] DegooteJ、BruggemanP、HaeltermanR、VierenderesJ。FSI应用中分区求解器耦合技术的稳定性。计算结构。2008;86(23-24):2224‐2234. doi:10.1016/j.compstruc.2008.05.005
[14] DegrooteJ、AnnerelS S、VierenderelsJ。流体-结构相互作用分区模拟中高斯-赛德尔迭代的稳定性分析。计算结构。2010;88(5-6):263‐271. doi:10.1016/j.compstruc.2009.09.003
[15] BrummelenEH、ZeeK、BorstR。流体-结构相互作用问题的空间/时间多重网格。应用数值数学。2008;58(12):1951‐1971. ·Zbl 1148.74046号
[16] DelaisséN、DemesterT、FauconnierD、DegrooteJ。黑盒求解器耦合的不同准牛顿技术的比较。摘自:ChinestaF(编辑)、AbgrallR(编辑)和AllixO(编辑),KaliskeM(编辑)第14届WCCM&ECCOMAS 2020年大会,会议记录。CIMNE;2021:1‐12.
[17] DelaisséN、DemesterT、HaeltermanR、DegrooteJ。广义Broyden框架中流体-结构相互作用分区模拟的准牛顿方法。Arch Comput methods Eng.2023;30:3271‐3300. doi:10.1007/s11831‐023‐09907‐y
[18] BungartzHJ、LindnerF、GatzhammerB等。PreCICE-多物理表面耦合的完全并行库。计算流体。2016;141:250‐258. doi:10.1016/j.compfluid.2016.04.003·Zbl 1390.76004号
[19] BatheKJ公司。有限元程序。普伦蒂斯·霍尔;1996
[20] 韦加拉克·诺比勒夫。广义Robin条件下血管动力学的有效流体-结构相互作用公式。SIAM科学计算杂志。2008;30(2):731‐763. 数字对象标识代码:10.1137/060678439·Zbl 1168.74038号
[21] SpenkeT、MakeM、HostersN。分区流体-结构相互作用的准牛顿加速Robin‐Neumann格式。国际数理方法工程杂志2023;124(4):979‐997. doi:10.1002/nme.7151
[22] SpenkeT,HostersN,BehrM。分区流体-结构相互作用的线性复杂度多向量界面拟牛顿方法。计算方法应用机械工程2020;361:112810. doi:10.1016/j.cma.2019.112810·Zbl 1442.65096号
[23] DelaisséN、DemesterT、FauconnierD、DegrooteJ。流体-结构相互作用模拟中基于代理的准牛顿技术加速。计算结构。2022;260:106720. doi:10.1016/j.compstruc.2021.106720
[24] LindnerF、MehlM、ScheufeleK、UekermannB。分区流体-结构相互作用的各种拟牛顿格式的比较。收录于:SchreflerB(编辑)、OñateE(编辑)和PapadrakakisM(编辑),第6届科学与工程耦合问题计算方法国际会议,CIMNE;2015:477‐488.
[25] DegrooteJ、BatheKJ、VierendelsJ。流体-结构相互作用中新的分区程序与整体程序的性能。计算结构。2009;87(11‐12):793‐801. doi:10.1016/j.compstruc.2008.11.013
[26] PauliL,BehrM。关于各向异性网格的稳定时空有限元法:不可压缩Navier-stokes方程及其在医疗器械血液流动中的应用。国际J数值方法流体。2017;85(3):189‐209. doi:10.1002/fld.4378
[27] 韦尔塔·多内亚。流动问题的有限元方法。约翰·威利父子公司;2003
[28] 德德莱·福蒂德。在高性能计算框架中使用VMS‐LES建模对Navier-stokes方程进行半隐式BDF时间离散。计算流体。2015;117:168‐182. doi:10.1016/j.compfluid.2015.05.011·Zbl 1390.76149号
[29] TezduyarTE JohnsonAA。具有移动边界和界面的流动问题的并行有限元计算中的网格更新策略。计算方法应用机械工程1994;119(1‐2):73‐94. doi:10.1016/0045‐7825(94)00077‐8·Zbl 0848.76036号
[30] 亚伯拉罕·贝尔姆。存在倾斜壁的自由表面流模拟。计算方法应用机械工程2002;191(47‐48):5467‐5483. doi:10.1016/S0045‐7825(02)00444‐9·兹比尔1083.76549
[31] FörsterC,WallWA,RammE。变形域瞬态流动计算中的几何守恒定律。国际J数值方法流体。2006;50(12):1369‐1379. doi:10.1002/fld.1093·Zbl 1097.76049号
[32] HughesTJ、CottrellJA、BazilevsY。等几何分析:CAD、有限元、NURBS、精确几何和网格细化。计算方法应用机械工程2005;194(39‐41):4135‐4195. doi:10.1016/j.cma.2004.10.008·Zbl 1151.74419号
[33] CottrellJA、HughesTJ、BazilevsY。等几何分析:走向CAD和FEA的集成。约翰·威利父子公司;2009. ·Zbl 1378.65009号
[34] HulbertG,ChungJ。具有改进数值耗散的结构动力学时间积分算法:广义
[(alpha\]\)方法。应用力学杂志。1993;60:371. 数字对象标识代码:10.1115/12900803·Zbl 0775.73337号
[35] 埃里歇斯、博纳文图拉、布尔西奥斯。广义‐
非线性动力学问题的[(alpha\]\)方法。计算力学。2002;28(2):83‐104. doi:10.1007/s00466‐001‐0273‐z·Zbl 1146.74327号
[36] 主机N。基于样条的流体-结构相互作用方法。博士论文。亚琛理工大学;2018
[37] 马克姆。气动热弹性问题的基于样条的方法。博士论文。亚琛工业大学;2021
[38] ANSYS,Inc.ANSYS Fluent理论指南,2019R3。2019
[39] 杰斯佩森·D·巴特·TJ。非结构网格上迎风格式的设计和应用。论文发表于:第27届航空航天科学会议,(美国航空航天研究所编辑)美国航空航天学会。1989
[40] RhieCM、ChowWL。翼型后缘分离湍流的数值研究。AIAA J.1983;21(11):1525‐1532. doi:10.2514/3.8284·Zbl 0528.76044号
[41] 巴蒂纳。使用非结构化动态网格的非定常欧拉翼型解。美国航空研究所宇航员J.1990;28(8):1381‐1388. doi:10.2514/3.25229
[42] FerrándizVM、BucherP、ZorrillaR等人,《KratosMultiphysics/Kratos:9.2版》。泽诺。2022
[43] LombardiM、ParoliniN、QuarteroniA。FSI问题中网格间插值和网格运动的径向基函数。计算方法应用机械工程2013;256:117‐131. doi:10.1016/j.cma.2012.12.019·Zbl 1352.74475号
[44] 穆勒JD。计算流体动力学基础。Taylor&Francis集团;2015
[45] VersteegH、MalalasekeraW。计算流体动力学导论。朗曼科技;1995. ·Zbl 0922.76003号
[46] FerzigerJ,PericM公司。流体动力学计算方法。施普林格;2002. ·Zbl 0998.76001号
[47] ZienkiewiczOC、TaylorRL、ZhuJZ。有限元法:基础和基本原理。爱思唯尔;2013年·Zbl 1307.74005号
[48] ZienkiewiczOC,TaylorRL。固体和结构力学的有限元方法。爱思唯尔;2005. ·兹比尔1084.74001
[49] 雷迪JN。有限元法简介。麦格劳-希尔教育公司;2019
[50] ReddyJN,Gartling丹麦。传热和流体动力学中的有限元方法。CRC出版社;2010. ·Zbl 1257.80001号
[51] SaadY,SchultzMH。GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法。SIAM科学统计与计算杂志。1986;7(3):856‐869. doi:10.1137/0907058·Zbl 0599.65018号
[52] StübenK公司。代数多重网格综述。计算应用数学杂志。2001;128(1‐2):281‐309. doi:10.1016/s0377‐0427(00)00516‐1·兹伯利0979.65111
[53] 脱脂J。流体-结构相互作用的分区模拟。Arch Comput Methods Eng.2013;20(3):185‐238. doi:10.1007/s11831‐013‐9085‐5·Zbl 1354.74066号
[54] 谢弗莱克(ScheufeleK,MehlM)。用于并行流体结构模拟和其他多物理应用的强大的多坐标准牛顿变量。SIAM科学计算杂志。2017;39(5):404‐433. doi:10.1137/16M1082020·Zbl 06799795号
[55] SchussnigR、PachecoDR、FriesTP。涉及不可压缩广义牛顿流的流体-结构相互作用的高效分步格式。计算结构。2022;260:106718. doi:10.1016/j.compstruc.2021.106718
[56] MokDP。Strukturdynamik和流体-Struktur‐交互中的分区Lösungsansätze。博士论文。斯图加特大学;2001
[57] ValdésG。正交异性膜和壳体结构的非线性分析,包括流体-结构相互作用。博士论文。加泰罗尼亚政治大学;2007
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