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题名基于稳定L^(2)投影的有限元-浸没界面耦合方法
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作者
魏昶
李上明
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机构
中国工程物理研究院总体工程研究所
工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室
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出处
《力学学报》
北大核心
2025年第6期1336-1350,共15页
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基金
国家自然科学基金(U2430201,12472171,52401394)
中国博士后科学基金(2024M754238)
国家资助博士后研究人员计划(GZB20230981)资助项目.
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文摘
有限元-浸没界面耦合方法(finite element-immersed interface method,FE-IIM)是一类结合有限元离散与浸没界面法边界间断特征的流固耦合模拟方法,旨在实现固体界面处物理量变化的精确解析,但是较差的稳定性限制了该方法的实际应用.文章提出一种基于稳定L^(2)投影的FE-IIM耦合方法,要求固体边界满足C^(0)连续性条件,在边界单元上引入有限元形函数,使得界面处的物理量能够在基函数空间中实现连续、可控的表达.通过稳定L^(2)投影策略,重构固体C^(0)连续边界上的间断条件,建立流场物理量延拓至固体界面的插值方案,有效抑制随着雷诺数增大界面物理量演化过程中易出现的非物理震荡.在界面间断条件处理中,推导了IIM间断条件在有限元基函数空间中的数学表达,并引入速度和压力的一阶导数间断条件,提升界面物理量的计算准确性.通过分析Re=200~50000条件下的典型数值案例,结果展现了文章方法能够准确捕捉主要流动结构,有效解析边界物理量的细致变化.稳定投影FE-IIM耦合方法为需要精确捕捉界面压力等物理量分布特征的流固耦合模拟提供理论参考.
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关键词
流固耦合
浸没界面
有限元
稳定
L2
投影
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Keywords
fluid-structure interaction
immersed interface method
finite element method
stabilized L2 projection
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分类号
O357.1
[理学—流体力学]
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