Sobre los esquemas GARK multirate con tamaños de micro paso adaptativos para la interacción fluido-estructura: condiciones de orden y preservación de la ley de conservación geométrica
Autores: Bremicker-Trübelhorn, Sascha; Ortleb, Sigrun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Sobre los esquemas GARK multirate con tamaños de micro paso adaptativos para la interacción fluido-estructura: condiciones de orden y preservación de la ley de conservación geométrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Esquemas particionados
Interacción fluido-estructura
Marco GARK
Implícito-explícito
Enfoques multirate
Integración temporal.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La aplicación de esquemas particionados a la interacción fluido-estructura (FSI) permite el uso de solucionadores ya desarrollados específicamente diseñados para la solución eficiente de los subproblemas correspondientes. En este trabajo, proponemos y describimos un esquema particionado débilmente acoplado basado en el marco de Runge-Kutta aditivamente particionado de estructura generalizada (GARK) recientemente introducido. El esquema resultante combina enfoques implícitos-explícitos (IMEX) y multirate, mientras que el acoplamiento de los subproblemas se realiza tanto a nivel de los pasos de tiempo discretos como a nivel de las etapas interiores de Runge-Kutta. Específicamente, permitimos tamaños de micro pasos variables para el subproblema del fluido y, por lo tanto, extendemos el marco GARK multirate basado en pasos de micro constantes. Además, derivamos las condiciones de orden para esta extensión que permiten esquemas de integración temporal acoplados de hasta tercer orden y discutimos elecciones específicas de los coeficientes de Runge-Kutta que cumplen con la ley de conservación geométrica. Finalmente, se llevan a cabo experimentos numéricos para flujo uniforme en una malla móvil, así como el caso de prueba clásico de FSI de un pistón en movimiento.
Descripción
La aplicación de esquemas particionados a la interacción fluido-estructura (FSI) permite el uso de solucionadores ya desarrollados específicamente diseñados para la solución eficiente de los subproblemas correspondientes. En este trabajo, proponemos y describimos un esquema particionado débilmente acoplado basado en el marco de Runge-Kutta aditivamente particionado de estructura generalizada (GARK) recientemente introducido. El esquema resultante combina enfoques implícitos-explícitos (IMEX) y multirate, mientras que el acoplamiento de los subproblemas se realiza tanto a nivel de los pasos de tiempo discretos como a nivel de las etapas interiores de Runge-Kutta. Específicamente, permitimos tamaños de micro pasos variables para el subproblema del fluido y, por lo tanto, extendemos el marco GARK multirate basado en pasos de micro constantes. Además, derivamos las condiciones de orden para esta extensión que permiten esquemas de integración temporal acoplados de hasta tercer orden y discutimos elecciones específicas de los coeficientes de Runge-Kutta que cumplen con la ley de conservación geométrica. Finalmente, se llevan a cabo experimentos numéricos para flujo uniforme en una malla móvil, así como el caso de prueba clásico de FSI de un pistón en movimiento.