布埃诺，上帝;Carles Bona-Casas公司;尤里·巴齐列夫斯;赫克托尔·戈麦斯 复杂流体和固体的相互作用：相变驱动内爆的理论、算法和应用。 （英语） Zbl 1325.76114号 计算。机械。 55，第6期，1105-1118（2015）. 摘要：有大量文献涉及固体和经典流体的相互作用，但固体和复杂流体的机械耦合实际上尚未探索，至少从计算的角度来看是如此。然而，当复杂流体与固体相互作用时，尤其是在小尺度下，它们产生的物理性质比经典流体丰富得多。在这里，我们将非线性超弹性固体与单组分两相流耦合，其中流体可以因温度和/或压力变化而自然冷凝和蒸发。我们提出了一种完全耦合的流体-结构相互作用算法来解决这个问题。我们通过解决相变驱动内爆的几个问题来说明理论框架的可行性和我们算法的有效性，相变驱动内爆炸是一个物理过程，在这个物理过程中，由于流体的冷凝，薄结构会坍塌。 引用于25文件 MSC公司： 76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用 74层10 流固相互作用（包括气动和水弹性、孔隙度等） 76N99型 可压缩流体和气体动力学 65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 关键词：复杂流体;流体-结构相互作用;Navier-Stokes-Korteweg（NSK）方程;内爆;等几何分析;任意拉格朗日-欧式（ALE）描述 软件：第DG部分 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{J.Bueno}等人，计算。机械。55，No.6，1105--1118（2015；Zbl 1325.76114） 全文： 内政部 参考文献： [1] Bazilevs Y，Beiro Da Veiga L，Cottrell JA，Hughes TJR，Sangalli G（2006a）等几何分析：h精细网格的近似、稳定性和误差估计。数学模型方法应用科学16（07）：1031-1090·Zbl 1103.65113号 ·doi:10.1142/S021820506001455 [2] Bazilevs Y，Calo VM，Zhang Y，Hughes TJR（2006b）等几何流体-结构相互作用分析及其在动脉血流中的应用。计算力学38（4-5）：310-322·Zbl 1161.74020号 ·doi:10.1007/s00466-006-0084-3 [3] Bazilevs Y、Calo VM、Cottrell JA、Hughes TJR、Real A、Scovazzi G（2007）《不可压缩流动大涡模拟的变分多尺度残差湍流模型》。计算方法应用机械工程197（14）：173-201·Zbl 1169.76352号 ·doi:10.1016/j.cma.2007.07.016 [4] Bazilevs Y、Calo VM、Hughes TJR、Zhang Y（2008）《等几何流体-结构相互作用：理论、算法和计算》。计算力学43（1）：3-37·Zbl 1169.74015号 ·doi:10.1007/s00466-008-0315-x [5] Bazilevs Y，Gohean JR，Hughes TJR，Moser RD，Zhang Y（2009）植入jarvik 2000左心室辅助装置后胸主动脉血流的患者特异性等几何流体-结构相互作用分析。计算。方法应用机械工程198（45）：3534-3550·Zbl 1229.74096号 ·doi:10.1016/j.cma.2009.04.015 [6] Bazilevs Y、Calo VM、Cottrell JA、Evans JA、Hughes TJR、Lipton S、Scott MA、Sederberg TW（2010）《使用T样条的等距分析》。计算。方法应用机械工程199（58）：229-263·Zbl 1227.74123号 ·doi:10.1016/j.cma.2009.02.036 [7] Bazilevs Y，Hsu M-C，Kiendl J，Wüchner R，Bletzinger K-U（2011）全尺寸风力涡轮机转子三维模拟。第二部分：复合材料叶片的流固耦合建模。国际数字方法杂志流体65（1-3）：236-253·Zbl 1428.76087号 ·文件编号：10.1002/fld.2454 [8] Bazilevs Y、Takizawa K、Tezduyar TE（2013a）计算流体-结构相互作用的挑战和方向。数学模型方法应用科学23:215-221·Zbl 1261.76025号 ·doi:10.1142/S021820513400010 [9] Bazilevs Y、Takizawa K、Tezduyar TE（2013b），计算流体-结构相互作用。方法和应用。奇切斯特·威利·Zbl 1286.74001号 ·doi:10.1002/9781118483565 [10] Bazilevs Y、Takizawa K、Tezduyar TE、Hsu M-C、Kostov N、McIntyre S（2014）采用ALE-VMS和ST-VMS方法对风力涡轮机进行空气动力学和FSI分析。Arch Compute Methods Eng，在线发布。doi:10.1007/s11831-014-9119-7·Zbl 1348.74095号 [11] Benson DJ、Bazilevs Y、Hsu MC、Hughes TJR（2010）《等几何壳体分析：Reissner-Mindlin壳体》。计算方法应用机械工程199（5）：276-289·Zbl 1227.74107号 ·doi:10.1016/j.cma.2009.05.011 [12] Borden MJ、Verhoosel CV、Scott MA、Hughes TJR、Landis CM（2012）动态脆性断裂的相场描述。计算方法应用机械工程217-220:77-95·Zbl 1253.74089号 [13] Casquero H、Bona-Casas C、Gomez H（2014）基于NURBS的流体-结构相互作用浸没法。计算方法应用机械工程doi:10.1016/j.cma.2014.10.055·Zbl 1423.74261号 [14] Chen L-Q（2002）微观结构演变的相场模型。年度修订材料研究32（1）：113-140·doi:10.1146/annurev.matsci.32.112001.132041 [15] Chung J，Hulbert GM（1993）改进数值耗散的结构动力学时间积分算法：广义-[\alpha\]α方法。应用力学杂志60:371-375·Zbl 0775.73337号 ·doi:10.115/12.900803 [16] Cottrell JA、Real A、Bazilevs Y、Hughes TJR（2006），《结构振动的等几何分析》。计算方法应用机械工程195（4143）：5257-5296·Zbl 1119.74024号 ·doi:10.1016/j.cma.2005.09.027 [17] Cottrell JA、Hughes TJR、Real A（2007）等几何结构分析中的精细化和连续性研究。计算方法应用机械工程196（4144）：4160-4183·Zbl 1173.74407号 ·doi:10.1016/j.cma.2007.04.007文件 [18] Cottrell JA，Hughes TJR，Bazilevs Y（2009）等几何分析：实现CAD和FEA的集成。奇切斯特·威利·Zbl 1378.65009号 ·doi:10.1002/9780470749081 [19] Cueto-Felgueroso L，Juanes R（2008），通过多孔介质的重力驱动非饱和流中的非局部界面动力学和模式形成。物理评论稿101:244504·doi:10.1103/PhysRevLett.101.244504 [20] Dettmer WG，Peric D（2008），关于流体-结构相互作用建模中流体流动和网格运动之间的耦合。计算力学43:81-90·Zbl 1235.74272号 ·doi:10.1007/s00466-008-0254-6 [21] Diehl D（2007）模拟具有相变的可压缩液-气流动的高阶格式。阿尔伯特·卢德维希大学博士论文·Zbl 1161.76002号 [22] Donea J，Huerta A（2003），流动问题的有限元方法。奇切斯特·威利·doi:10.1002/0470013826 [23] Donea J、Huerta A、Ponthot J-Ph、Rodrguez-Ferran A（2004）《计算力学百科全书》。任意拉格朗日-欧拉方法，第1卷，第14章。纽约威利·Zbl 1366.76106号 [24] Dunn JE，Serrin J（1985）《间隙工作的热力学》。《建筑理性力学分析》88（2）：95-133·Zbl 0582.73004号 ·doi:10.1007/BF00250907 [25] Elguedj T、Bazilevs Y、Calo VM、Hughes TJR（2008）\bar{B} B类\]？和\[\bar{F} F类\]？使用高阶NURBS元素的近似不可压缩线性和非线性弹性和塑性的投影方法。计算方法应用机械工程197（3340）：2732-2762·兹比尔1194.74518 ·doi:10.1016/j.cma.2008.01.012 [26] Farhat C，Rallu A，Shankaran S（2008）《用于水下内爆三维两相流计算的穷人的高阶广义Ghost流体方法》。计算物理杂志227（16）：7674-7700·Zbl 1269.76073号 ·doi:10.1016/j.jcp.2008.04.032 [27] Farhat C，Rallu A，Wang K，Belytschko T（2010）高度非线性可压缩流体-结构相互作用问题的稳健且可证明的二阶显式和隐式交错时间积分器。国际J数字方法工程84（1）：73-107·兹比尔1202.74167 ·doi:10.1002/nme.283 [28] Galenko PK，Gomez H，Kropotin NV，Elder KR（2013）双曲相场晶体方程的无条件稳定方法和数值解。物理版E 88（1）：013310·doi:10.1103/PhysRevE.88.013310 [29] Gelbart WM，Ben-Shaul A（1996）复杂流体的新科学。物理化学杂志100（31）：13169-13189·doi:10.1021/jp9606570 [30] Gibbs JW（1876）关于异质物质的平衡。Trans Conn学院3:108-248 [31] Gomez H，Hughes TJR（2011）相场模型的显著无条件稳定、二阶时间精度混合变分方法。计算物理杂志230（13）：5310-5327·Zbl 1419.76439号 ·doi:10.1016/j.jcp.2011.03.033 [32] Gomez H、Calo VM、Bazilevs Y、Hughes TJR（2008）《Cahn-Hilliard相场模型的等几何分析》。计算方法应用机械工程197:4333-4352·Zbl 1194.74524号 ·doi:10.1016/j.cma.2008.05.003 [33] Gomez H，Hughes TJR，Nogueira X，Calo VM（2010）等温Navier-Stokes-Korteweg方程的等几何分析。计算方法应用机械工程199（25-28）：1828-1840·Zbl 1231.76191号 ·doi:10.1016/j.cma.2010.02.010 [34] Gomez H，Cueto-Felgueroso L，Juanes R（2013）《不稳定重力驱动水向多孔介质渗透的三维模拟》。计算机物理杂志238:217-239·doi:10.1016/j.jcp.2012.12.018 [35] Gomez H，Real A，Sangalli G（2014）相场模型的精确、高效和（iso）几何灵活配置方法。计算机物理杂志262:153-171·Zbl 1349.82084号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.12.044 [36] Hughes TJR，Liu WK，Zimmermann TK（1981）不可压缩粘性流的拉格朗日-欧拉有限元公式。计算方法应用机械工程29（3）：329-349·Zbl 0482.76039号 ·doi:10.1016/0045-7825（81）90049-9 [37] Hughes TJR、Cottrell JA、Bazilevs Y（2005）《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194（3941）：4135-4195·Zbl 1151.74419号 ·doi:10.1016/j.cma.2004.10.008 [38] 池田CM（2012）《流体-结构相互作用》。壳体结构的内爆和波浪对平板的冲击。马里兰大学博士论文·兹比尔1388.74039 [39] Jansen KE，Whiting CH，Hulbert GM（2000）一种将滤波后的Navier-Stokes方程与稳定有限元方法积分的广义-\[\alpha\]α方法。计算方法应用机械工程190（34）：305-319·Zbl 0973.76048号 ·doi:10.1016/S0045-7825（00）00203-6 [40] Johnson AA，Tezduyar TE（1994）具有移动边界和界面的流动问题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119:73-94·Zbl 0848.76036号 ·doi:10.1016/0045-7825（94）00077-8 [41] Kamran K，Rossi R，Oñate E，Idelshon SR（2013a）一个可压缩的拉格朗日框架，用于模拟铝圆柱体水下内爆中的流体-结构相互作用。数学模型方法应用科学23（02）：339-367·Zbl 1261.76016号 ·doi:10.1142/S02182051340006X [42] Kamran K，Rossi R，Oñate E，Idelsohn SR（2013b）模拟大型气泡水下内爆的可压缩拉格朗日框架。计算方法应用机械工程255:210-225·Zbl 1297.76176号 ·doi:10.1016/j.cma.2012.11.018 [43] Lipton S，Evans JA，Bazilevs Y，Elguedj T，Hughes TJR（2010），严重网格畸变下等几何结构离散化的稳健性。计算方法应用机械工程199（5）：357-373·Zbl 1227.74112号 ·doi:10.1016/j.cma.2009.01.022 [44] 刘杰（2014）多相流热力学一致性建模与模拟。德克萨斯大学奥斯汀分校博士论文·Zbl 0848.76036号 [45] Liu J、Gomez H、Evans JA、Hughes TJR、Landis CM（2013）《函数熵变量：推导复杂流体热力学一致性算法的新方法》，特别参考等温Navier-Stokes-Korteweg方程。计算机物理杂志248:47-86·Zbl 1349.76237号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.04.005 [46] Long CC，Marsden AL，Bazilevs Y（2013），脉动心室辅助装置的流体-结构相互作用模拟。计算力学52:971-981·Zbl 1388.74039号 ·文件编号：10.1007/s00466-013-0858-3 [47] Long CC，Esmaily-Moghadam M，Marsden AL，Bazilevs Y（2014a）脉动心室辅助装置模拟中停留时间的计算。计算机机械54:911-919·Zbl 1311.74041号 ·doi:10.1007/s00466-013-0931-y [48] Long CC，Marsden AL，Bazilevs Y（2014b）使用FSI对脉动心室辅助装置进行形状优化，以最小化血栓风险。计算力学54:921-932·Zbl 1314.74056号 ·doi:10.1007/s00466-013-0967-z [49] Penrose O，Fife PC（1990），相变动力学的相场型热力学一致模型。物理D 43（1）：44-62·兹比尔0709.76001 ·doi:10.1016/0167-2789（90）90015-H [50] Rallu ASD（2009）水下内爆问题的多相流体结构计算框架。斯坦福大学博士论文·Zbl 1419.76439号 [51] Sedzinski J、Biro M、Oswald A、Tinevez J-Y、Salbreux G、Paluch E（2011）极性肌动球蛋白收缩性会破坏细胞动力学沟的位置。性质476（7361）：462-466·doi:10.1038/nature10286 [52] Shao D，Levine H，Rappel W-J（2012）计算细胞运动模型中的肌动蛋白流动、粘附和形态耦合。美国国家科学院院刊109（18）：6851-6856·doi:10.1073/pnas.1203252109 [53] Simo JC，Hughes TJR（1998），计算非弹性。纽约州施普林格·Zbl 0934.74003号 [54] Stein K，Tezduyar T，Benney R（2003），大位移流体-结构相互作用的网格移动技术。应用力学杂志70:58-63·Zbl 1110.74689号 ·数字对象标识代码：10.1115/1.1530635 [55] Steinbach I（2009）材料科学中的相场模型。模型模拟科学工程17（7）：073001·doi:10.1088/0965-0393/17/7/073001 [56] Suito H、Takizawa K、Huynh VQH、Sze D、Ueda T（2014）《胸主动脉血流和几何特征的FSI分析》。计算力学54:1035-1045·Zbl 1311.74044号 ·doi:10.1007/s00466-014-1017-1 [57] Takizawa K（2014）新一代时空方法的计算工程分析。计算力学54:193-211·doi:10.1007/s00466-014-0999-z [58] Takizawa K，Tezduyar TE（2014）《时间连续表示的时空计算技术》（ST-C）。计算力学53（1）：91-99·doi:10.1007/s00466-013-0895-y [59] Takizawa K、Bazilevs Y、Tezduyar TE（2012）《患者特定心血管流体-结构相互作用建模的时空和ALE-VMS技术》。建筑计算方法工程19（2）：171-225·Zbl 1354.92023号 ·doi:10.1007/s11831-012-9071-3 [60] Takizawa K、Montes D、Fritze M、McIntyre S、Boben J、Tezduyar TE（2013a）航天器降落伞动力学和罩分离的FSI建模方法。数学模型方法应用科学23:307-338·Zbl 1261.76013号 ·doi:10.1142/S021820513400058 [61] Takizawa K、Montes D、McIntyre S、Tezduyar TE（2013b）高雷诺数下不可压缩流动建模的时空VMS方法。数学模型方法应用科学23:223-248·Zbl 1261.76037号 [62] Takizawa K、Tezduyar TE、Boben J、Kostov N、Boswell C、Buscher A（2013c），具有修正几何孔隙度的航天器降落伞集群的流体-结构相互作用建模。计算机机械52（6）：1351-1364·兹比尔1398.74097 ·doi:10.1007/s00466-013-0880-5 [63] Takizawa K，Schjodt K，Puntel A，Kostov N，Tezduyar TE（2013d）支架对脑动脉瘤不稳定流动影响的患者特异性计算分析。计算力学51:1061-1073·Zbl 1366.76106号 ·doi:10.1007/s00466-012-0790-y [64] Takizawa K、Takagi H、Tezduyar TE、Torii R（2014a）动脉FSI计算中基于元素的零应力状态估计。计算力学54:895-910·Zbl 1398.74096号 ·doi:10.1007/s00466-013-0919-7 [65] Takizawa K、Bazilevs Y、Tezduyar TE、Long CC、Marsden AL、Schjodt K（2014b）ST和ALE-VMS方法用于患者特定的心血管流体力学建模。数学模型方法应用科学24:2437-2486·Zbl 1296.76113号 ·doi:10.1142/S0218202514500250 [66] Takizawa K、Bazilevs Y、Tezduyar TE、Hsu M-C、Oiseth O、Mathisen KM、Kostov N、McIntyre S（2014c）《利用ALE-VMS和时空方法进行工程分析和设计》。Arch Compute Methods Eng，在线发布。doi:10.1007/s11831-014-9113-0·Zbl 1348.74104号 [67] Takizawa K、Tezduyar TE、Kolesar R、Boswell C、Kanai T、Montel K（2014d），航天器降落伞FSI建模中戈尔曲率计算的多尺度方法。Compute Mech，在线发布。doi:10.1007/s00466-014-1069-2·Zbl 1309.74025号 [68] Takizawa K、Tezduyar TE、Boswell C、Kolesar R、Montel K（2014e）猎户座飞船降落伞减速段和破损的FSI建模。计算力学54（5）：1203-1220·doi:10.1007/s00466-014-1052-y [69] Takizawa K，Tezduyar TE，Buscher A，Asada S（2014f）心脏瓣膜模型的时空流体力学计算。计算力学54:973-986·Zbl 1311.74083号 ·doi:10.1007/s00466-014-1046-9 [70] Takizawa K、Tezduyar TE、Buscher A、Asada S（2014g），时空接口跟踪与拓扑变化（ST-TC）。计算力学54（4）：955-971·Zbl 1311.74045号 ·doi:10.1007/s00466-013-0935-7 [71] Takizawa K，Tezduyar TE，Kostov N（2014h）MAV生物激励扑翼空气动力学的时序耦合时空FSI分析。计算力学54:213-233·doi:10.1007/s00466-014-0980-x [72] Takizawa K、Tezduyar TE、McIntyre S、Kostov N、Kolesar R、Hablutzel C（2014i）风力涡轮机转子和塔架空气动力学的时空VMS计算。计算力学53（1）：1-15·兹比尔1398.76129 ·doi:10.1007/s00466-013-0888-x [73] Takizawa K，Torii R，Takagi H，Tezduyar TE，Xu XY（2014j）基于医学图像的时间依赖性解剖模型和基于元素的零应力状态估计的冠状动脉动力学计算。计算力学54:1047-1053·Zbl 1311.76158号 ·doi:10.1007/s00466-014-1049-6 [74] Tezduyar TE（2001）具有移动边界和界面的流动问题的有限元方法。建筑计算方法工程8:83-130·兹比尔1039.76037 ·doi:10.1007/BF02897870 [75] Tezduyar TE，Sathe S（2007），流体-结构相互作用的时空有限元建模：求解技术。国际J数值方法流体54:855-900·Zbl 1144.74044号 ·doi:10.1002/fld.1430 [76] Tezduyar TE、Behr M、Mittal S、Johnson AA（1992）用有限元方法计算非定常不可压缩流——时空公式、迭代策略和大规模并行实现。In：瞬态分析新方法，PVP-Vol.246/AMD-Vol.143。ASME，纽约，第7-24页·Zbl 1169.74015号 [77] Tezduyar TE、Aliabadi S、Behr M、Johnson A、Mittal S（1993）三维流动的并行有限元计算。计算机26（10）：27-36·Zbl 0875.76267号 [78] Tezduyar TE、Sathe S、Keedy R、Stein K（2006a）用于计算流体-结构相互作用的时空有限元技术。计算方法应用机械工程195（17-18）：2002-2027·Zbl 1118.74052号 ·doi:10.1016/j.cma.2004.09.014 [79] Tezduyar TE，Sathe S，Stein K（2006b）流体-结构相互作用与时空公式计算中全离散方程的求解技术。计算方法应用机械工程195:5743-5753·Zbl 1123.76035号 ·doi:10.1016/j.cma.2005.08.023 [80] Thiele U、Archer AJ、Robbins MJ、Gomez H、Knobloch E（2013）具有立方非线性的守恒Swift-Hohenberg方程中的局域态。物理版E 87（4）：042915·doi:10.1103/PhysRevE.87.042915 [81] Turner SE（2007）玻璃球体的水下内爆。《美国科学院学报》121（2）：844-852·数字对象标识代码：10.1121/1.2404921 [82] van der Waals JD（1979）密度连续变化假设下的毛细现象热力学理论。《统计物理学杂志》20（2）：200-244·Zbl 1245.82006年 ·doi:10.1007/BF01011514 [83] Vilanova G、Colominas I、Gomez H（2013）《肿瘤血管生成中的毛细血管网络：通过等几何分析从离散内皮细胞到相场平均描述》。国际J数字方法生物识别工程29（10）：1015-1037·doi:10.1002/cnm.2552 [84] Zhang Y，Bazilevs Y，Goswami S，Bajaj CL，Hughes TJR（2007）《血流等几何分析的患者特定血管NURBS建模》。计算方法应用机械工程196（2930）：2943-2959·Zbl 1121.76076号 ·doi:10.1016/j.cma.2007.07.2009 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。