Efficient approaches for fluid structure interaction with large deformations and topological changes

研究小组的一个共同点是研究流体结构相互作用（FSI）问题中的柔性结构。一个我们的特征是在结构变形的大部分中消失的。流体-结构-水动力学数值模拟中的大变形和大变形问题是一个大型的集中在中间点的工程问题。Zur Behandlung von Problemklassen mit komplexen Geometrieänderungen müssen zunächst die Einzeletlöser für Struktur und Fluid in die拉格versetzt韦尔登，diese Fälle adäquat abzubilden.该中心Augenmerk的项目将在Berücksichtigung大变形和拓扑学在该问题的eigentlichen Kopplung zwischen en einzelnen Feldern liegen。这里的问题是由欧拉和拉格朗日之间的非线性连续动力学问题所引起的.因此，我们必须首先考虑一种基于拉格朗日-欧拉（ALE）的双曲正切方法，即效率和鲁棒性的韦尔登方法。一个中心的研究项目将是一个新的设计方案，以提高效率和进行通用的模拟。最新的韦尔登和重建战略是“统一分割”，Mehrskalen- bzw。水平设置-Ansätze zum Einquirkommen. Die entwickelten“Kopplungsansätze”韦尔登zunächst für Testkonfigurationen und später auch für komplexe Problemstellungen verglichen.在第二个阶段，我们必须为拓扑学上的一个问题进行韦尔登。大北新增加了建模和重建工作，这是一个很好的工作。Weitere Arbeitsbereiche bilden die Formfindung und Strukturoptimierung unter Fluideinfluss sowie die Einbettung der unterschedlichen Methoden in effiziente gekoppelte Lösungsansätze.

Ein gemeinsames Augenmerk der Forschergruppe liegt auf der Untersuchung von flexiblen, dünnen Strukturen im Rahmen von gekoppelten Fluid-Struktur-Interaktions (FSI)-Problemen. Ein wesentliches Charakteristikum sind dabei die in diesem Zusammenhang auftretenden großen Strukturdeformationen. Die numerische Beherrschung großer Deformationen und deren Auswirkungen auf die Simulation von Fluid-Struktur-Wechselwirkungen ist für einen Großteil der anvisierten Problemkreise von zentraler Bedeutung und steht im Mittelpunkt des vorliegenden Projektes. Zur Behandlung von Problemklassen mit komplexen Geometrieänderungen müssen zunächst die Einzelfeldlöser für Struktur und Fluid in die Lage versetzt werden, diese Fälle adäquat abzubilden. Das zentrale Augenmerk des Projektes wird in der Berücksichtigung großer Deformationen und Topologieänderungen in der Problematik der eigentlichen Kopplung zwischen den einzelnen Feldern liegen. Wesentlicher Aspekt hierbei ist die Kopplung zwischen den unterschiedlichen kontinuumsmechanischen Betrachtungsweisen - Euler und Lagrange. Dazu sollen zunächst die vorhandenen Ansätze, die auf einer Arbitrary-Lagrangean-Eulerian (ALE) Betrachtungsweise basieren, bezüglich Effizienz und Robustheit ausgebaut werden. Ein zentraler Forschungsgegenstand des Projektes wird dann die Entwicklung neuer Ansätze zur effizienten und genauen Simulation auf nicht mitgehenden Gittern sein. Hierbei werden neueste Modellierungs- und Diskretisierungsstrategien wie 'Partition of Unity'-, Mehrskalen- bzw. Level-Set-Ansätze zum Einsatz kommen. Die entwickelten "Kopplungsansätze" werden zunächst für Testkonfigurationen und später auch für komplexe Problemstellungen verglichen. In der zweiten Phase sollen die entwickelten Verfahren für den Einsatz bei Topologieänderungen untersucht werden. Dabei neu auftretende Modellierungs- und Diskretisierungsfragen sind dazu weiterzuentwickeln. Weitere Arbeitsbereiche bilden die Formfindung und Strukturoptimierung unter Fluideinfluss sowie die Einbettung der unterschiedlichen Methoden in effiziente gekoppelte Lösungsansätze.