A non‐iterative domain decomposition method for the interaction between a fluid and a thick structure
A non‐iterative domain decomposition method for the interaction between a fluid and a thick structure
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流体与厚结构相互作用的非迭代域分解方法
DOI：
10.1002/num.22771
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发表时间：
2021
影响因子：
3.9
通讯作者：
Bukač, M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Seboldt, A;Bukač, M
本文的工作主要集中在发展和分析一种用于运动区域流固耦合问题的分区数值方法。我们使用不可压缩Navier-Stokes方程对流体进行建模，使用线性弹性方程对结构进行建模。我们假设结构是厚的，也就是说，在与流体相同的维度上描述。我们提出了一种非迭代的区域分解方法，其中流体和结构子问题分别求解。该方法是基于广义罗宾边界条件，这是用于流体和结构的子问题。使用能量估计，我们表明，所提出的方法适用于移动域问题是无条件稳定的。我们还分析了该方法的收敛性，并显示在时间上的收敛性和空间上的最优收敛性。数值算例验证了该方法的有效性。特别是，我们探索的组合参数之间的关系，用于推导的广义罗宾边界条件和该计划的精度。我们还比较了该方法的性能单片求解器。
This work focuses on the development and analysis of a partitioned numerical method for moving domain, fluid–structure interaction problems. We model the fluid using incompressible Navier–Stokes equations, and the structure using linear elasticity equations. We assume that the structure is thick, that is, described in the same dimension as the fluid. We propose a non‐iterative, domain decomposition method where the fluid and the structure subproblems are solved separately. The method is based on generalized Robin boundary conditions, which are used in both fluid and structure subproblems. Using energy estimates, we show that the proposed method applied to a moving domain problem is unconditionally stable. We also analyze the convergence of the method and show convergence in time and optimal convergence in space. Numerical examples are used to demonstrate the performance of the method. In particular, we explore the relation between the combination parameter used in the derivation of the generalized Robin boundary conditions and the accuracy of the scheme. We also compare the performance of the method to a monolithic solver.
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