流固耦合问题中的时间加速技术的制作方法
【专利摘要】本发明提出的处理流固耦合问题的时间加速技术，其
【发明内容】
主要体现在保持系统模拟精度前提下，通过差别同步流体和固体的时间步长来实现的系统整体计算时间加速技术，其创新点主要体现在三个方面：第一、保持系统模拟精度的流固耦合界面处理技术；第二、差别同步流体和固体的时间步长的技术；第三、系统整体时间加速流程与界面推进技术。本发明的提出，能够很好的提高流固耦合系统的计算效率，在实际应用中具有重要的应用价值。
【专利说明】流固耦合问题中的时间加速技术
【技术领域】
[0001] 本发明属于计算流体力学领域，具体涉及一种流固耦合问题中的系统整体计算时 间加速技术。
【背景技术】
[0002] 在流固耦合问题中，为确保计算稳定性，流体与固体有各自所要求的时间步长 A tf、A ts，系统作为整体进行时间推进时需要统一的步长为A t = min ( A tf, A ts)。
[0003] -般来讲，当固体的弹性弹性模量较大，并且网格尺寸和流体的网格尺寸差不多 时，计算固体的时间步长通常远小于计算流场的时间步长，g卩At s<< Atf。对于耦合问 题又要求两者取相同的时间步长，因此一般情况下只能选用固体的时间步长Atjt为统一 的时间步长，显然这是非常耗时的。针对这种问题，已有的方法是改变固体的网格尺寸，这 是最自然的做法。但是固体的空间步长又不能无限制的增大，过分的的增大必然导致计算 结果的失真。
[0004] 针对以上问题，本发明旨在提出一种新的时间加速技术，在保持系统模拟精度前 提下，通过差别同步流体和固体的时间步长来达到系统的整体加速效果。该技术能够很好 的提高流固耦合系统的计算效率，在实际应用中具有重要的应用价值。
【发明内容】
[0005] 本发明提出的处理流固耦合问题的时间加速技术，其
【发明内容】
主要体现在保持系 统模拟精度前提下，通过差别同步流体和固体的时间步长来实现的系统整体计算时间加速 技术，其创新点主要体现在三个方面：第一、保持系统模拟精度的流固耦合界面处理技术； 第二、差别同步流体和固体的时间步长的技术；第三、系统整体时间加速流程与界面推进技 术。
[0006] 对于一维情况，流体在欧拉坐标系下的控制方程为
【权利要求】
1. 流固耦合问题中的时间加速技术，其特征在于，该技术是一种处理流固耦合问题时， 在保持系统模拟精度前提下，通过差别同步流体和固体的时间步长来实现的系统整体计算 时间加速技术。
2. 如权利要求1所述的保持系统模拟精度的流固耦合界面处理技术，其特征在于，通 过建立界面处的流体边界应变模型，提供固体边界的准确应力：选取近界面处流体点状态 为左状态队，以界面固体速度为右应变状态的已知速度分量％=<，构建由单简单波连接 的限制W黎晷IH颉
通过求解获得的压力分量P1作为固体边界的准确应力。
3. 如权利要1所述的差别同步流体和固体的时间步长的技术，其特征在于，以满足流 体计算稳定性要求的时间步长Atf为系统的阶段推进步长At，选取合适的N细分Atf，使 得子时间步Δ/、= 满足固体计算稳定性要求。 N
4. 如权利要求1所述的系统整体时间加速流程与界面推进技术，其特征在于，系统进 行分块差别推进时间步：流体部分利用边界应变状态解为边界条件，推进时间步长At= Δtf ;固体部分利用边界应变状态分量P1为常数边界应力，依次推进N个子时间步长Λts ; 系统整体于At后利用固体的推进边界为新时刻流固界面。
【文档编号】G06F19/00GK104239721SQ201410478429
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】刘铁钢, 冯成亮, 高斯, 许亮 申请人:北京航空航天大学