Fluid-Struktur-Interaktion mit großen Deformationen und Volumenänderungen

Eine zusätzliche Problematik bei der Fluid-Struktur-Interaktion beruht auf den nötigen Änderungen des Gitter bei Finite-Volumen-Verfahren des Strömungslösers infolge einer veränderten Randgeometrie der Lösungsgebietes. Bei starken Volumenveränderungen muss das Gitter sukzessive neu erstellt bzw. mit adaptiven Methoden verfeinert oder vergröbert werden. Kleinere Deformationen benötigen zumindest den Einsatz eines Morphers für das Gitter.

Mit der gitterlosen Methode SPH entfallen diese Einschränkungen, wie das gezeigte Beispiel demonstriert. Hier wird ein Fluid in einen schlauchförmige undurchlässige Membran aus hyperelastischem Material gepresst, die am unteren Ende durch einen starren Deckel verschlossen ist. Unter dem Druck des Fluides vergrößert sich der Schlauch zunächst symmetrisch, um letztendlich einzuknicken.

Copyright: Fraunhofer IWM

Es handelt sich um eine Co-Simulation zwischen SimPARTIX® und Abaqus/Explicit.