Finite element analyse og sensitivitetsanalyse af stærkt koblede fluid-struktur problemer / Finite Ele-ment Analysis and Sensitivity Analysis of Strongly Coupled Fluid-Structure Interaction Problems

Der er udviklet og implementeret generelle FE-baserede faciliteter til 2D og 3D analyse og sensitivitetsanalyse af stærkt koblede stationære fluid-struktur interaktionsproblemer mellem en viskøs, inkompressibel væske og et elastisk legeme, der pga. væskens påvirkning undergår store flytninger. Koblingsrandbetingelser mellem fluiden og strukturen findes udfra en konsistent vægtet residual formulering (Galerkin). I den ikke-lineære koblede analyse opdateres elementnettet for væsken automatisk udfra strukturens udbøjninger, hvilket er nødvendigt ved store strukturelle flytninger. Det koblede problem kan både løses i en fuldt matrix-koblet formulering eller vha. en iterativ fluid-struktur løsning med kobling vha. højresider. Ved sensitivitetsanalysen skal produktet af den eksakte jacobiant og sensitiviteten af tilstandsvariablene beregnes. Den eksakte jacobiant kan være vanskelig at beregne, og derfor tilnærmes produktet på elementniveau vha. numerisk differentiation. Dette kan udnyttes til bestemmelse af sensitiviteter ved en generel inkrementiel iterativ metode, der kun kræver, at løsningen for tilstandsvariablene er residualbaseret. (Henrik Møller, Erik Lund)