Hybrid finite difference/finite element immersed boundary method.
Hybrid finite difference/finite element immersed boundary method.
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DOI：
10.1002/cnm.2888
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发表时间：
2017-12
影响因子：
2.1
通讯作者：
Luo X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Griffith BE;Luo X
浸入边界法是一种流体-结构相互作用的方法，它使用结构变形、应力和力的拉格朗日描述沿着流体-结构系统的动量、粘性和不可压缩性的欧拉描述。原始的浸入式边界方法使用柔性纤维系统描述浸入式弹性结构，即使是现在，大多数浸入式边界方法仍然需要比欧拉网格更精细的拉格朗日网格。这项工作介绍了一种耦合方案的沉浸边界法连接拉格朗日和欧拉变量，有利于独立的空间离散的结构和背景网格。这种方法使用有限元离散化的结构，同时保留有限差分格式的欧拉变量。我们将这种方法应用于基准问题，涉及弹性，刚性和积极收缩的结构，包括理想化的左心室的心脏模型。我们的测试包括的情况下，对于一个固定的欧拉网格间距，粗拉格朗日结构网格产生的离散化误差是尽可能多的几个数量级小于使用更精细的结构网格获得的错误。在这项工作中开发的拉格朗日-欧拉耦合方法可以有效地使用这些粗糙的结构网格与浸没边界法。这项工作还对比了两种不同的弱形式的方程，其中之一被证明是更有效的粗结构离散方便我们的耦合方法。
The immersed boundary method is an approach to fluid‐structure interaction that uses a Lagrangian description of the structural deformations, stresses, and forces along with an Eulerian description of the momentum, viscosity, and incompressibility of the fluid‐structure system. The original immersed boundary methods described immersed elastic structures using systems of flexible fibers, and even now, most immersed boundary methods still require Lagrangian meshes that are finer than the Eulerian grid. This work introduces a coupling scheme for the immersed boundary method to link the Lagrangian and Eulerian variables that facilitates independent spatial discretizations for the structure and background grid. This approach uses a finite element discretization of the structure while retaining a finite difference scheme for the Eulerian variables. We apply this method to benchmark problems involving elastic, rigid, and actively contracting structures, including an idealized model of the left ventricle of the heart. Our tests include cases in which, for a fixed Eulerian grid spacing, coarser Lagrangian structural meshes yield discretization errors that are as much as several orders of magnitude smaller than errors obtained using finer structural meshes. The Lagrangian‐Eulerian coupling approach developed in this work enables the effective use of these coarse structural meshes with the immersed boundary method. This work also contrasts two different weak forms of the equations, one of which is demonstrated to be more effective for the coarse structural discretizations facilitated by our coupling approach.
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影响因子：
2.4
作者：
Chen WW;Gao H;Luo XY;Hill NA
通讯作者：
Hill NA
DOI：
10.1002/cnm.2691
发表时间：
2014-12
影响因子：
2.1
作者：
Gao H;Ma X;Qi N;Berry C;Griffith BE;Luo X
通讯作者：
Luo X
DOI：
10.1002/cnm.2652
发表时间：
2014-11
影响因子：
2.1
作者：
Gao H;Wang H;Berry C;Luo X;Griffith BE
通讯作者：
Griffith BE
影响因子：
4.1
作者：
Griffith, BE;Peskin, CS
通讯作者：
Peskin, CS
影响因子：
4.1
作者：
Gil, A. J.;Carreno, A. Arranz;Hassan, O.
通讯作者：
Hassan, O.