1.耦合面数据传递的动力学条件[148]
流固耦合求解的数据传递过程中,最需要关心的就是耦合界面上两场间需要满足的基本条件,包括运动学条件(Kinematic condition)或位移适应性,即:
以及动力学条件(Dynamic condition)或牵引力平衡条件,即:
n·τf=n·τs (2-21)上两式中,df和ds分别是耦合面上流体域与固体域的移动位移矢量;τf和τs分别是流体域和固体域的应力矢量;n为单位法向向量。因此,从运动学条件可以推导出速度条件为:
如果边界两网格间发生了相对滑移,则:
流固耦合面上的流体网格节点位置由运动条件决定,而流体域其他节点的位移则由程序自动决定,从而保证初始的网格质量。在稳态分析中,即使流体网格节点位移在变化,网格的速度仍被认为为零,因此在流固耦合面上的流体速度为零(无滑移条件)。此外,根据动力学条件,通过对耦合面上各单元的流体牵引力进行积分得到整个流固耦合面的流体力,并加载到固体网格节点上:(www.daowen.com)
式中,hd表示固体虚拟位移量。
2.耦合求解收敛标准[148]
流固耦合计算的收敛标准包括3个方面:流体域非定常计算的收敛,结构域瞬态动力学计算收敛,流固耦合界面数据传递的收敛。只有3个方面的收敛同时满足,强流固耦合计算才收敛。流体域和结构域计算的收敛判别与不考虑流固耦合时的计算相同,这里主要介绍耦合面数据传递的收敛判定准则。数据传递过程的收敛准则由下式定义:
式中,aold*代表上一个耦合迭代步传递的载荷分量;anew*代表目前耦合迭代步中载荷的传递分量;求和表示将空间上耦合界面各个点载荷传递分量进行了向量合成。当ϕ*小于ϕmin*时则认为数据传递收敛,其中ϕmin*是给定的收敛指标。此外,通过耦合界面传递的每个量的收敛可以用一个定义的量e*来表示:
当e*为负值时,则耦合面传递的载荷数据收敛。
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