Fluid Structure Interaction / 유체 구조 상호 작용

유체 구조 상호 작용 모델은 주변 유체의 압력력, 온도 구배 및 지정된 구속 조건에 대한 응답으로 솔리드 구성 요소의 모델 응력 및 변형에 대한 유한 요소 접근법을 사용하여 유체와 솔리드 간의 완전 결합 상호 작용을 설명합니다. 현재 모델은 작은 변형으로 제한됩니다. FSI 모델의 가능한 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
  • 수문, penstock 및 tainter 방수로 게이트
  • 잉크젯 프린터 노즐
FLOW-3D 의 유체 구조 상호 작용(FSI) 모델은 고체 역학뿐만 아니라 유체 역학에 결합 된 솔루션을 제공합니다. 유체 구조 상호 작용 및 열 응력 진화의 경우, 유체 압력, 온도 구배 및 체력이 고체의 변형에 영향을 줍니다. 그런 다음 변형이 유체 흐름으로 다시 공급됩니다. 유체 계산은 유한 차분 데카르트 메쉬에서 수행되고 변형률-스트레인 방정식은 FE(Finite Element) 바디 메쉬에서 해결됩니다.
사용자는 CAD 지오메트리(STL) 파일 또는 FLOW-3D의 지오메트리 입력을 통해 생성된 복잡한 형상에 대한 FE 메시를 생성 할 수 있습니다. FE 메시 생성기는 표준 FLOW-3D 데카르트 메쉬를 시작점으로 사용합니다. 그런 다음 솔리드 서페이스를 포함하는 요소의 모양이 솔리드의 인터페이스를 캡처합니다. FE 메시는 사용자로부터 입력이 거의 또는 전혀없이 생성됩니다. 그러나 사용자는 정교하고 복잡한 FE 메쉬를 생성 할 수 있습니다.
FLOW-3D 메쉬의 로컬 정련은 유한 요소 메쉬에 나타나는 디테일의 수준을 향상시킵니다.
플롯 (a)은 FLOW-3D의 STL (stereolithography) 파일 뷰어에서 생성된 부분을 보여줍니다.
Plot (b)은 거친 FE 메쉬의 샘플 결과를 보여주고 plot (c)는 포함하는 Cartesian 메쉬의 로컬 해상도를 증가시켜 FE 메쉬에서 미세 디테일을 해결할 수있는 방법을 보여줍니다.

Fluid Structure Interaction Videos

고체 역학 문제를 풀기 위해 필요한 탄성 특성은 온도에 따라 달라질 수 있습니다.

Flow Science는 MPDB (Material Property Database)와 파트너 관계를 맺어 수천 개의 고체 물질과 온도 의존 특성을 제공합니다. 시뮬레이션의 견고한 역학 측면에 대한 솔루션을 분석하는 출력 변수는 다음과 같습니다.

  • 전체 응력 텐서 (Full stress tensor)
  • 전체 변형 텐서 (Full strain tensor)
  • 3 차원에서의 변형 (Full strain tensor)
  • 정상 변위 (Normal displacement)
  • 볼륨 확장 (Volume expansion)
  • 평균 등방성 응력 (Mean isotropic stress)
  • 폰 미세스 스트레스 (Von Mises stress)