我院何涛副研究员在《Journal of Engineering Mechanics》撰文提出非牛顿流固耦合新算法

发布单位:人员机构编辑:发布日期:2021/09/23浏览量:10

近日,我院教师何涛副研究员以独立作者身份在美国土木工程师学会(The American Society of Civil Engineers, ASCE)旗下的《Journal of Engineering Mechanics》发表题为“Cell-Based Smoothed Finite-Element Framework for Strongly Coupled Non-Newtonian Fluid-Structure Interaction”的最新研究文章。美国土木工程师学会成立于1852年,是全美历史最悠久的国家专业工程师协会,《Journal of Engineering Mechanics》为其出版的最古老期刊之一,在土木工程与工程力学领域享有很高声誉。

非牛顿流体与固体结构耦合作用(Non-Newtonian Fluid-Structure Interaction, NNFSI)常见于食品工程、石油工程、包装工程、生物医学工程等领域,与人类生产生活息息相关。由于非牛顿流体不再由牛顿粘性定律确定,加之固体大变形引发流体边界变化,故精确模拟NNFSI一直以来都是难题。论文基于优势光滑有限元方法,构造了较传统有限元更精确的光滑梯度算子,从而摈弃了常规等参变换与高斯积分;在光滑有限元环境下考虑Carreau-Yasuda流体和几何非线性固体,结合便捷的分区流固耦合理论,构建了完全光滑的非牛顿流固耦合系统方程。该项工作模拟效果突出、计算优势明显,为复杂多介质间耦合作用数值仿真提供了新思路,受到审稿人和编辑的一致好评,得以很快录用。研究得到上海市自然科学基金面上项目(19ZR1437200)资助,上海师范大学为第一署名单位。

1. 血管内流模拟:流线和水平速度场

2. 迭代计算过程监测



全文链接:

https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29EM.1943-7889.0001968