[发明专利]使用具有流体域的移动网格的时空守恒元和解元数字模拟FSI

权利要求书

1.一种使用具有移动流体网格的时空守恒元/解元（CE/SE）求解程序数字模拟流体结构交互（FSI）的方法，其特征在于，所述方法包括：

（a）在其上安装有有限元分析（FEA）和CE/SE求解程序应用模块的计算机系统中接收流体域定义和结构定义，所述流体域定义包括被配置用于CE/SE求解程序的时空流体网格，且所述结构定义包括FEA模型；

（b）使用所述时空流体网格和FEA模型确定FSI界面；

（c）初始化作用在FEA模型的FSI界面上的流体力；

（d）响应所接收的流体力，通过使用FEA模型执行FEA，获得数字模拟的结构行为，所述数字模拟的结构行为包括FEA模型在结构的外边界上的节点位置；

（e）更新FSI界面上的流体网格，以匹配结构的外部边界上的节点位置；

（f）使用用户选择的网格调整策略，根据FSI界面处的节点位置，调整流体网格的内部节点位置；

（g）通过使用具有经调整的流体网格的CE/SE求解程序执行流体求解，获得数字模拟的流体行为，模拟的流体行为包括在FSI界面处的流体力；

（h）增加当前求解时间；以及

（i）重复（d）至（h），直至满足结束条件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时空流体网格是四维的，所述流体域具有三维空间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述FSI界面与所述结构的外部边界的部分或全部重合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时空流体网格和所述FEA模型不是必须共享公共的节点或边。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行流体求解还包括根据前一个求解周期的流体网格和当前求解周期的经调节的流体网格计算所述流体域的几何参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括计算流体域变量和对应的空间导数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述流体域变量包括流体密度、压力、流速、黏度以及类似变量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时空流体网格是三维的，所述流体域具有二维空间。

9.一种使用具有移动流体网格的时空守恒元/解元（CE/SE）求解程序数字模拟流体结构交互（FSI）的系统，其特征在于，所述系统包括：

主存储器，用于存储有限元分析（FEA）和CE/SE应用模块的计算机可读代码；

与所述主处理器相连的至少一个处理器，所述至少一个处理器执行所述主存储器中的计算机可读代码，使得所述应用模块执行以下方法中的操作：

（a）接收流体域定义和结构定义，所述流体域定义包括被配置用于CE/SE求解程序的时空流体网格，且所述结构定义包括FEA模型；

（b）使用所述时空流体网格和FEA模型确定FSI界面；

（c）初始化作用在FEA模型的FSI界面上的流体力；

（d）响应所接收的流体力，通过使用FEA模型执行FEA，获得数字模拟的结构行为，所述数字模拟的结构行为包括FEA模型在结构的外边界上的节点位置；

（e）更新FSI界面上的流体网格，以匹配结构的外部边界上的节点位置；

（f）使用用户选择的网格调整策略、根据FSI界面处的节点位置，调整流体网格的内部节点位置；

（g）通过使用具有经调整的流体网格的CE/SE求解程序执行流体求解，获得数字模拟的流体行为，模拟的流体行为包括在FSI界面处的流体力；

（h）增加当前求解时间；以及

（i）重复（d）至（h），直至满足结束条件。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述时空流体网格是四维的，所述流体域具有三维空间。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述时空流体网格是三维的，所述流体域具有二维空间。

12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述执行流体求解还包括根据前一个求解周期的流体网格和当前求解周期的经调节的流体网格计算所述流体域的几何参数。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括计算流体域变量和对应的空间导数。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述流体域变量包括流体密度、压力、流速、黏度以及类似变量。