We propose an explicit partitioned (loosely coupled) scheme for fluid structure interaction (FSI) problems, specifically designed to achieve high computational efficiency in modern engineering simulations. The FSI problem under consideration involves an incompressible viscous fluid, governed by the Navier-Stokes equations, with a thick linear elastic structure. The scheme adopts a Robin-Robin coupling condition, evaluating the right-hand side of the Robin boundary terms at each time step solely from the previous-step solutions. This explicit scheme allows the fluid and structure subproblems to be solved entirely independently within each time step, eliminating the need for staggered coupling or costly sub-iterations, which makes the method highly efficient and scalable for parallel computation. %More importantly, the proposed explicit scheme is inherently free from the added-mass effect guarantees unconditional stability. Various of numerical experiments demonstrate the stability, accuracy, and superior computational efficiency of the proposed approach, highlighting its strong potential for large scale parallel FSI computations in engineering applications.


翻译:本文提出一种显式分区(松耦合)格式,用于求解流固耦合问题,该格式专门为现代工程仿真中实现高计算效率而设计。所考虑的流固耦合问题涉及不可压缩粘性流体(由Navier-Stokes方程控制)与厚线性弹性结构的相互作用。该格式采用Robin-Robin耦合条件,在每个时间步仅基于上一步的解来评估Robin边界项右侧。此显式格式允许在每个时间步内完全独立地求解流体和结构子问题,无需交错耦合或昂贵的子迭代,从而使该方法具有高效性和良好的并行计算可扩展性。更重要的是,所提出的显式格式本质上不受附加质量效应影响,并保证无条件稳定性。大量数值实验验证了该方法的稳定性、准确性以及卓越的计算效率,突显了其在工程应用中大规模并行流固耦合计算的巨大潜力。

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