A partitioned solution approach for the simulation of the dynamic behaviour of flexible marine propellers
A partitioned solution approach for the simulation of the dynamic behaviour of flexible marine propellers
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柔性船用螺旋桨动态行为仿真的分区求解方法
DOI：
10.1080/09377255.2018.1542782
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发表时间：
2018
影响因子：
2.2
通讯作者：
A. Düster
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
L. Radtke;T. Lampe;M. Abdel-Maksoud;A. Düster
船舶螺旋桨的现代设计使用了新型材料，如复合材料，这种材料的刚度可能比传统材料低得多。为了准确地预测螺旋桨在实际工作状态下的水动力特性，必须考虑结构变形，这就导致了流固耦合问题。本文给出了这类强耦合双场问题的一种分区解方法。由于在这些方法中流体和结构问题的建模是分开的，因此可以在任何一方应用专门的数值方法。由于其优越的收敛性，我们使用高阶有限元来离散结构问题。在流体方面，采用了专门用于模拟船舶螺旋桨水动力特性的边界元方法。为了稳定求解过程，研究了不同的耦合算法和收敛加速方法。
Modern designs of ship-propellers make use of novel materials such as composites, which may show a much lower stiffness than classical material. In order to accurately predict the hydrodynamic characteristics of these propellers in real operating conditions, the structural deformation must be accounted for, which leads to a fluid-structure interaction problem. In the present paper, a partitioned solution approach for such a strongly coupled two-field problem is presented. Owing to the separate modelling of the fluid and the structural problem in such approaches, specialised numerical methods can be applied on either side. Thanks to their superior convergence properties, we use high-order finite elements to discretise the structural problem. On the fluid side, a boundary element method, which is specifically designed to simulate the hydrodynamic behaviour of ship propellers is employed. In order to stabilise the solution procedure, different coupling algorithms and convergence acceleration methods are investigated.
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--
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